钢结构桥梁焊接自动化技术发展与应用

发表时间:2020/12/25   来源:《城镇建设》2020年29期   作者:高岱 刘仓 陈旭
[导读] 桥梁钢结构的施工工作中,采用先进的焊接自动化技术,不仅可以提升钢结构的焊接施工质量,还能保证外表的美观,节约资源满足环保性的发展要求。
        高岱  刘仓  陈旭
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        摘要:桥梁钢结构的施工工作中,采用先进的焊接自动化技术,不仅可以提升钢结构的焊接施工质量,还能保证外表的美观,节约资源满足环保性的发展要求。鉴于此,在桥梁钢结构的焊接施工工作中,应积极采用先进的焊接自动化技术,树立正确的观念意识,采用先进的技术措施,提升钢结构的施工效果。
        关键词:钢结构桥梁;焊接自动化技术;发展与应用
        引言
        随着我国经济发展和基建能力的提升,高速铁路和高速公路得到了极大的发展,极大促进了我国交通体系的发展和完善,其中,钢结构桥梁也得到了长足的进步,越来越多的技术复杂、规模宏大、功能多样的钢结构桥梁被建设完成,创造了许多的世界第一,使得我国从桥梁大国向桥梁强国不断迈进。
        1桥梁钢结构焊接存在的问题
        1.1缺乏优良的焊接材料
        桥梁钢强度等级和韧性指标不断提高,板厚不断增加、冷裂纹敏感性增加、焊接性降低,尤其是高强度耐候钢种不断研发出来,但缺乏与之匹配的高强度、高韧性、低氢型焊接材料,并且缺乏合理的焊接工艺规范探索,因而无法保证焊接质量。
        1.2桥梁钢结构复杂,焊接变形难以控制
        影响焊接变形的因素非常多,如:焊接接头形式、焊接方法及热输入、板厚、焊接接头面积、焊接顺序、约束条件等。另外,由于焊接变形具有随机性及离散性大的特点,焊接变形的精确控制十分困难,尤其是对尺寸精度要求较高的钢锚箱焊接,变形控制难度极大。
        1.3自动化焊接、智能化焊接程度不高
        钢桥梁制造在先进设备引进上有了较大进步,但仍然脱离不了传统的钢结构制造模式,即:把各工序分割开来实施,与飞机、汽车等制造业相比,钢桥梁制造在工艺流程的合理化、焊接工艺的自动化、智能化以及全过程计算机连贯信息处理系统等方面有相当大的差距。
        2桥梁钢结构自动化焊接的技术措施
        2.1结构标准化设计
        一般情况下,桥梁钢结构的数量很多,体育庞大,构件的也很烦琐,要想有效的采用自动化焊接技术,就应该事先标准化的设计,有效提升焊接制造的工作水平。在此过程中,开展桥梁钢结构的标准化设计工作,应该强化局部细节的处理力度,便于合理采用先进的自动化焊接技术。例如,在横隔板结构的加劲肋设计工作中,水平类型与竖向类型的加劲肋的间距过小,在使用机器人进行自动化焊接期间,很容易有阻碍,不能保证焊接空间的充足性。所以,在实际工作中,要确保焊接缝的连续性,有效地提升焊缝质量。
        2.2积极采用先进的自动化焊接技术
        2.2.1板单元的机器人焊接技术
        桥梁钢结构的板单元构建质量非常重要,而焊接质量对整体结构的建设稳定性和强度会产生影响,尤其是顶板单元的U形肋角焊缝,要保证熔深达到标准,并确保工作效果。在此期间,应该合理地采用先进的机器人自动化焊接技术,编制出完善的计划方案,在提升自动化焊接质量的情况下,利用疲劳试验对比方式,通过自动化机器人焊接的方法,提升整体的抗疲劳强度,将自动化焊接技术的作用发挥出来,这样在板单元相关机器人焊接技术合理应用的情况下,遵循合理化的工作原则,编制出较为完善的自动化焊接计划方案,有效地提升整体自动化焊接的技术水平与质量,从而促使桥梁钢结构自动化焊接工作的合理落实。


        2.2.2横隔板单元的自动化焊接处理
        为确保桥梁钢结构的焊接质量,在使用自动化焊接技术的过程中,应该树立正确的观念意识,在横隔板单元自动化地进行焊接处理,从而有效地提升整体的自动化焊接技术应用水平。在此期间,应该按照横隔板的具体结构特点,使用门式多头自动化焊接技术,开展相关焊接工作,每套自动化焊接机械设备,均需要设置两只机械手,分别在旋转托盘中固定,然后,托盘能够在门架衡量中进行左右的移动,伺服电动机的驱动下,实现纵向轨道的自动化行走目的。在此期间,机械手除了可以进行板肋两侧角的自动化焊接,还能预防出现焊接变形的现象。为确保自动化焊接工作质量符合标准,应该在机器人中设计相关程序,保证在自动化连续焊接的情况下,全面提升整体的焊接质量。
        2.2.3 U形肋板单元的自动化组装定位焊接技术
        一般情况下,桥梁钢结构中的板单元质量,对整体桥梁寿命起着决定性的作用,而U形肋和板面之间的角焊接,会直接承受车轮的荷载,很容易出现疲劳损坏的现象,对桥梁结构的安全性和寿命会产生直接影响。一般情况下,桥面板单元U形肋角焊接期间,主要使用单面焊接技术措施,熔深要满足U形肋厚度的81%之上,如果厚度为8毫米,熔深就应该超过6.4毫米,不可以出现焊漏的现象。在精确焊接工作中,可采用自动化组装定位机床进行处理,将自动化的行走功能、除尘功能、定位功能与机器人功能相互整合,满足安全环保的工作要求,在一定程度上可以提升自动化焊接的水平,满足当前的自动化焊接工作要求。
        2.3合理选择自动化焊接原材料
        桥梁钢结构的自动化焊接工作中,要想确保技术的应用效果,就应该选择质量较高的焊接原材料,保证焊丝具有较好的工艺性能,可在自动化焊接中实现连续、稳定的送丝目的。在此期间,应该合理地使用桶装的焊丝开展工作,确保在缠绕期间不会出现扭曲的现象,并且在自动化焊接期间,焊丝可以有一定的对正性能,有效地提升焊接外观成形的均匀性与一致性,规避“蛇形”焊缝问题,并预防有气孔的质量缺陷。在选择焊丝的过程中,应该保证焊丝的熔敷效果符合要求,预防出现飞溅的现象,规避脱渣风险。近年来,在桥梁钢结构性能逐渐提升的情况下,焊接的接头标准也有所提升,在此情况下,为确保焊缝金属的强度在木材标准值的范围内,应该明确具体的焊缝超强限制,将焊缝的超强指标控制在合理的范围内,以免出现自动化焊接的问题。实际工作中使用自动化焊接技术,应该遵循与时俱进的发展原则,总结丰富的工作经验,创建出科学化的工作模式。
        3桥梁钢结构自动化焊接技术的发展
        当前,在桥梁钢结构的自动化焊接工作中,已经开始使用机器人自动化焊接技术进行板单元的生产,有效地提升了焊接工作质量与效果,并且取得了很好的工作成绩。但是,由于相关的对接焊缝数量过多,提出的自动化焊接质量标准很高,因此,无法合理地采用先进自动化技术开展焊接工作,工作难度很高。因此,在未来发展的进程中,应该转变传统的手工气体保护板自动焊接的技术方式,而是要使用先进的焊接机器人开展工作,开发出先进的便携式小型自动化焊接设备,在研发先进焊接技术的情况下,有效增强整体的焊接工作质量,打破传统工作的局限性,严格开发先进技术的情况下,有效地提升整体工作水平。与此同时,要求技术人员在工作中,积极开发各种先进的自动化焊接技术,遵循与时俱进的技术原则,确保实现桥梁钢结构的自动化焊接工作目标。
        结束语
        总而言之,我国的自动化焊接技术已经取得巨大的发展和进步,在许多的特大桥梁工程中已经推广使用,提高了其生产效率和质量,为我国桥梁工程的发展和进步做出了突出贡献,更是我国交通强国建成史上重要的一笔,后期自动化焊接还会针对目前的难点进一步的发展和进步,最终会朝着全方面、全周期的构件自动化焊接迈进,助力我国桥梁强国发展。
        参考文献
        [1]李松.桥梁钢结构焊接自动化技术的实践及其展望[J].建筑工程技术与设计,2019,33(3):47-129.
        [2]李松.桥梁钢结构焊接自动化技术的实践及其展望[J].建筑工程技术与设计,2018,22(34):178-298.
        [3]程龙.桥梁钢结构焊接材料的应用与发展[J].工程技术(全文版),2017(01):00152-00152.
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