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自动化焊接技术在钢结构生产中的研究与应用李海龙

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：李海龙

[导读] 摘要：我国工业生产水平在现代化技术不断提升以及科技水平不断提高的环境下，生产理念、生产模式、生产技术呈现出翻天覆地的变化，使得工业生产为我国经济水平的提升提供了出前所未有支持。

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        摘要：我国工业生产水平在现代化技术不断提升以及科技水平不断提高的环境下，生产理念、生产模式、生产技术呈现出翻天覆地的变化，使得工业生产为我国经济水平的提升提供了出前所未有支持。自动化技术的出现，为钢结构焊接领域整体工作能力的提升给予了巨大的帮助，不仅能够节省大量的人力、物力资源，而且还能保证焊接过程具有较高的安全性。钢结构焊接质量是否能够达到令人满意的程度，直接决定整体结构的质量是否能够具有较高的安全性和稳定性。因此本文针对自动化焊接技术在钢结构生产中的应用展开相系的分析，为钢结构质量的提升奠定坚实的基础。
        关键词：自动化；焊接技术；钢结构
        0 引言
        伴随着我国科学技术水平的不断发展，各种新材料和新技术的有效运用，使钢结构生产领域发生了巨大改变。作为建筑技术中起到重要作用的组成部分之一，焊接技术的自动化转变，能够保证相关施工环节具有较高的安全性和稳定性，为人们带来更加安全的作业环境，同时对环境保护也能起到积极的促进作用。因此，相关人士必须对自动化焊接技术在钢结构生产中的应用给予足够的重视，深入研究其中存在的问题，采取各种有效的措施将这些影响自动化焊接技术发挥作用的问题逐一解决。最终为我国钢结构施工质量的提升以及自动化焊接技术水平的进一步优化提供积极的帮助。
        1 标准化的结构设计
        根据对自动化焊接技术在钢结构生产中有效应用展开的大量实际调查研究能够明确了解，想要使自动化焊接技术的水平不断提升，钢结构生产企业、自动化设备研究单位、工程设计师之间必须建立有效的沟通合作。其中工程设计师对具体工程所需要的钢结构构件进行设计，设备研究单位负责研制具有较高精准性的自动化焊接设备、钢结构生产企业负责对生产技术进行深入研究，这样才能有效实现自动化焊接技术在钢结构中有效发挥作用的目标。比如，在建设港珠澳大桥的过程中，该桥在施工建设过程中，所使用钢结构梁板的数量比较大，共需要制造 40 万吨的板单元，不仅具有较大的工程量，而且需要使用横隔板单元、板底单元、板腹单元、板顶单元具有的同类构件的数量庞大，对相同的零部件采用相同的标准进行设计。这样的情况对自动化焊接技术的运用极为有利，同时，标准化的设计方式，也是保证港珠澳大桥自动化焊接有效实现的基础。在对港珠澳大桥的钢结构进行设计时，要加强对局部细节设计的重视，能够为后续自动化焊接技术的实施提供方便。比如，在钢结构横隔板上进行劲肋设计时，如果中间竖向肋与横向肋之间存在的缝隙比较小、运用焊接机器人进行竖向肋焊接时，由于焊枪在横向肋的阻挡下难以顺利通过，因此，为了使焊缝具有较高的连续性和质量，必须保证横向肋与竖向肋之间的角度在 50°以上，距离在 40mm以上。
        2 精准化的焊接设备
        具有较高精确度的自动化焊接设备，是保证钢结构生产有效实现自动化焊接的核心，对于港珠澳大桥而言，由于车流量较大，其具有的疲劳载荷程度比较严重，如果处理不当，不仅会导致港珠澳大桥的使用质量和使用寿命受到严重影响，而且很容易出现坍塌、断裂等安全事故。为了将这个问题有效解决，必须保证制造的钢结构构件具有较高的精确度，使其具有的冲击韧性有效提升，内部质量和外观成形能够满足具体需求。与此同时，由于焊接机器人具有电弧跟踪功能以及触传感功能，因此，将焊接机器人合理运用其中，利用焊接机器人具有的高精度焊接能力使生产的钢结构构件具有较高的精确度[1]。

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        3 全面化的技术分析
        3.1 U 形肋板单元自动组装定位
        焊作为决定港珠澳大桥使用时限的关键因素，桥面板与U 形肋之间具有的角焊缝直接承担车辆轮胎的荷载压力，极易出现损坏、疲劳的问题。运用单面焊接技术对桥面板的 U 形肋角缝隙进行焊接，保证焊接熔深超过 U 形肋自身厚度的 4/5 以上，也就是说当 U 形肋的高度为 10mm时，其焊缝的熔深应该在 8mm 以上，并且坚决不能焊漏。与此同时，作为决定 U 形肋角焊缝具有较高焊接质量的基础条件，针对提高 U 形肋的组装精确度特别设计制作了 U 形肋板自动组装定位机床。该机床不仅具有自动移动、自动打磨、自动除尘、自动定位、自动压实、机器人自动定位焊等功能，而且具有一定的环保作用，还能使定位焊缝的焊接质量、钢结构组装精确度、钢结构组装效率大幅度提升，保证桥面板与 U 形肋在组装之后，彼此质之间存在的缝隙宽度始终不超过 0.5mm[2]。
        3.2 板单元焊接机器人
        钢结构构件是否具有较高的质量，直接由焊缝的质量决定，特别是受到顶板 U 形肋角焊缝质量影响明显。为了保证其具有较高的质量，熔透深度应该保持在钢板厚度的4/5 以上，并且保持完美外观形态的同时，不能焊漏，因此将板单元焊接机器人与反变形翻转胎架焊接 U 形肋角焊缝的焊接技术相结合，能够有效实现这一目标。根据对板单元焊接机器人展开的大量实际调查研究能够明确了解，在此过程中运用了双道焊接技术，第一道利用小电流做基础，使 U 形肋角焊缝具有的熔透深度在机器人具有的电弧跟踪功能以及触传感功能作用下得到保证。第二道利用大电流封顶，不仅能够使焊接外形具有较高的美观性，还能使焊接结构的质量具有较高安全性和稳定性。与此同时，通过对大量疲劳测试结果展开的对比分析能够知道，相比传统焊接技术，利用机器人进行焊接的角焊缝具有明显的抗疲劳优势，比传统焊接技术提高了大约 40MPa，使钢结构板单元具有的抗疲劳性能有效提高。反变形技术减小了板单元的焊接变形，提高了生产效率[３]。
        4 结束语
        通过上文针对自动化焊接技术在钢结构生产中的有效应用，展开的大量实际研究和系统性分析，我们能够更加明确的了解，只有采取各种有效的措施将自动化焊接技术的水平不断提高，才能保证钢结构施工的质量能够满足使用需求。自动化焊接技术不仅能够使实际施工效率有效提升、使桥梁的使用寿命得到有效延长、使钢结构施工的质量得到大幅度提升，保证施工具有较高安全性和稳定性、促进环境可持续发展目标的实现、提升社会经济效益。特别是在我国钢结构建筑物和设施数量不断增加的环境下，还能够有效解决自动化焊接技术中存在的问题。长此以往，必然能够对钢结构施工水平以及相关产业技术水平的提升贡献积极的力量。
        参考文献：
        [1]夏佐龙.关于建筑钢结构高强钢高效焊接技术的分析[J].江西建材，2019（09）：120-121.
        [2]张迪，马德志，宋晓峰，段斌.机器人焊接技术在钢结构行业的应用[J].焊接，2019（07）：15-20，65-66.
        [3]刘阳，薛阳，谭俊.建筑钢结构焊接技术在我国的发展[J].城市建设理论研究（电子版），2017（27）：159-160
        [4]杨东晖.钢结构焊接技术在我国的发展问题研究[J].科技风，2017（06）：232.
        [5]张友权，侯敏.浅谈建筑钢结构焊接技术在我国的发展[J].钢结构，2012，27（S1）：327-334.
        [6]曾乐.焊接技术在日本钢结构生产中的应用与发展[J].冶金建筑，1980（05）：34-39