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摘要：在钢桥制造的过程中，必须采用埋弧焊或者气体保护焊置换的方法，而我国主要依靠人工作业方法进行钢结构桥梁构件制造，人工作业对工人的技术和安全有一定要求，还会造成物料的过度使用，最重要的是构件质量严重依靠工人的技术水平，这样就导致桥梁的质量与水平无法做到精确控制，难以大批量生产高质量的构件。随着计算机和焊接设备的发展，自动化焊接技术得到了极大的发展，相较于传统的人工作业，自动化焊接可以在短时间内实现高精度、高质量的焊接，有效的提高了钢结构桥梁构件的生产效率和质量，节省了大量的人力和物力，得到了综合成本最低的构件。本文主要对钢结构桥梁焊接自动化技术的应用进行了简单的探讨，以供相关人员参考。
关键词：钢结构；焊接技术；自动化发展
1、当前焊接自动化技术发展现状
传统焊接技术虽然可基本满足正常焊接的需求，但其焊接过程中涉及的电弧引燃、电弧长度调整、电弧熄灭等均需通过手工方式进行，造成较高的人力资源成本，且影响企业生产效率提升。焊接自动化技术融入机械制造领域后，企业通过生产参数预设，在计算机程序的控制下即可高效、精确完成机械工件的自动化焊接。因不涉及人为操作，焊接误差率可降到最低，且焊接过程迅速，能够缩短设备的生产 周期。在我国，焊接技术应用可追溯至20世纪初，当时焊接技术即在我国机械制造领域得到广泛应用，但与发达国家相比，我国焊接技术的发展还要受到钢结构技术的限制，有关技术体系建设还不完善。工业领域的快速发展给焊接技术性能提出更高要求，促使其不断朝向自动化、智能化的方向发展。
2、焊接自动化技术在钢结构桥梁施工中的应用
2.1、数控型钢下料技术的具体运用
机械设备制造中多将数控切割技术用于板材切割上，板材切割自动化程度已经发展至一定水平，但该技术在型钢切割中的利用在近年来才开始。数控型钢下料系统多采用龙门式，包括机床、电气、控制软件等结构。其中，机床由等离子发射器、切割系统、枪嘴、上料及下料模块、运输模块、轨道、减速器等构成，枪嘴为五轴联动，可全方位回转，以适应各种切割角度，满足多种尺寸的型钢切割要求；上料及下料模块为自动控制，使用吊车将型钢材料运输至指定位置即可自动完成上料和下料作业，该设计的优点在于，能够有效缩小模块占地面积，同时无须反复操作吊车，生产流畅性较高。型钢切割过程横向切口与立向切口采用不同的工艺参数，起弧点、切割顺序等均存在一定差异，来自不同生产企业、不同品牌的下料系统，其切割效果也不相同。数控等离子型钢自动下料系统将三维技术与等离子切割技术有机融合，可实现型钢切割的数字化控制，将原本手工切割的方式过渡为自动切割。现阶段我国不少钻采设备制造企业均引进该技术，可确保切口质量、生产精度更高的设备构件。例如在带角度斜口切割中，其精度可达到0.5°。另外，数控等离子型钢自动下料系统的应用使得型钢切割进入流水线作业，大大降低了人工作业的压力，实现划线、切割、清理的一体化，帮助企业提高钻采设备生产效率。
2.2、厚板激光切割技术的具体运用
激光技术发展成熟使其有关设备造价大幅度下降，降低了企业引入激光技术的经济门槛，使得该技术被用于厚板切割当中。数控激光厚板下料系统也多为龙门式结构，包括激光发射器、机械行走、控制软件三个部分。厚板切割使用的激光发射器主要为二氧化碳激光器和半导体激光器。
其中，二氧化碳激光器的体积和自重较大，切割过程激光器随机床一起运动，对生产线机架和导轨性能要求较高。该系统虽然需占用较大空间，但因生产效率高、经济性较强，在生产批量较大且加工精度要求不高的制造企业得到广泛应用。钻采设备制造过程中，企业可依照板厚选择适当功率的激光发射器，进而在确保加工质量的同时，合理节约经济成本。
2.3、焊接机器人的具体运用
现有的焊接机器人功能已非常成熟，可完成焊接环境自动识别、焊道位置精准判断、焊缝实时跟踪等活动。在弧焊分析过程中，构建三维立体模型，实现对焊接过程的动态化控制，以确保焊接质量。同时，利用传感设备实时跟踪焊接路径，自动完成焊接纠偏，机器人可操作性大幅度提升。除环境较优、精度要求较高的产业，焊接机器人还可适应恶劣工况，用于装配精度要求较低的机械制造中。另外，数控型钢下料技术和厚板切割激光技术的运用使得钢结构桥梁施工精度提升明显，焊缝误差被控制到更小范围，这给焊接机器人的运用提供了更有利条件。焊接机器人首要解决的难题为控制系统设计，如焊缝识别及跟踪系统。目前国内较先进的控制技术为视觉传感拍照及激光跟踪，即在系统内安装辅助光源及摄像设备，全方位采集工件姿态信息，将采集信息传输至系统进行数据处理、分析和计算，以准确判断焊缝位置，有效降低装配误差。焊接过程中，激光跟踪系统可结合实际焊接情况对焊道做实时调整，确保其与焊缝中心相对正，省去人工纠偏的麻烦。
3、钢结构桥梁自动化焊接技术难点和展望
尽管焊接自动化技术相较于传统焊接优点众多，目前对于其大规模的推广使用仍存在一定难点，第一便是异形构件和生产批量的问题，由于钢结构桥梁构件单体质量大、结构不统一、批量较小且生产周期较长的原因，使得钢结构桥梁难以形成大规模的自动化焊接生产。第二受焊接位置的影响，难以实现焊接自动化，目前多数的自动化焊接以平焊为主，少数涉及到立位焊接，当焊接位置在仰位时，自动化焊接便会受到极大影响，难以实现其预设目标，如在港珠澳大桥的箱梁的腹板、横隔板与顶板的仰位角焊缝就难以采用自动化焊接。第三便是焊接材料，我国的钢结构桥梁跨度和强度都不断提高，对焊接材料便提出了更高的要求，高强度、高耐候的材料需要被研制。第四便是焊接装备的影响，目前虽然有焊接机器人，但是生产模式还是依照传统模式，许多构件结构复杂和受现场条件限制，无法采用大型的焊接机器人作业，需要对焊接机器人进行进一步的开发和改进。根据以上焊接自动化应用的几个难点，不难得到其以后发展的几个方向，首先便是钢结构桥梁构件的标准化，这需要桥梁设计和制造的相互配合，使得桥梁构件标准化和模块化，为大规模的焊接自动化提供基础。其次便是要不断开发新型的材料和焊接材料，为以后的大跨度、重载荷和结构复杂的钢结构桥梁生产制造提供可能性。最后便是要根据钢结构桥梁构件的结构特点和规模特点研制小型的焊接机器人和特定位置的焊接机器人，为全方面、全周期的焊接自动化的实现提供设备支持。
结束语
综上所述，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：
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