自動化焊接技術在鋼結構生產中的研究與應用

王小川

摘要：我國工業(yè)生產水平在現代化技術不斷提升以及科技水平不斷提高的環(huán)境下，生產理念、生產模式、生產技術呈現出翻天覆地的變化，使得工業(yè)生產為我國經濟水平的提升提供了出前所未有支持。自動化技術的出現，為鋼結構焊接領域整體工作能力的提升給予了巨大的幫助，不僅能夠節(jié)省大量的人力、物力資源，而且還能保證焊接過程具有較高的安全性。鋼結構焊接質量是否能夠達到令人滿意的程度，直接決定整體結構的質量是否能夠具有較高的安全性和穩(wěn)定性。因此本文針對自動化焊接技術在鋼結構生產中的應用展開相系的分析，為鋼結構質量的提升奠定堅實的基礎。

關鍵詞：自動化;焊接技術;鋼結構

0? 引言

伴隨著我國科學技術水平的不斷發(fā)展，各種新材料和新技術的有效運用，使鋼結構生產領域發(fā)生了巨大改變。作為建筑技術中起到重要作用的組成部分之一，焊接技術的自動化轉變，能夠保證相關施工環(huán)節(jié)具有較高的安全性和穩(wěn)定性，為人們帶來更加安全的作業(yè)環(huán)境，同時對環(huán)境保護也能起到積極的促進作用。因此，相關人士必須對自動化焊接技術在鋼結構生產中的應用給予足夠的重視，深入研究其中存在的問題，采取各種有效的措施將這些影響自動化焊接技術發(fā)揮作用的問題逐一解決。最終為我國鋼結構施工質量的提升以及自動化焊接技術水平的進一步優(yōu)化提供積極的幫助。

1? 標準化的結構設計

根據對自動化焊接技術在鋼結構生產中有效應用展開的大量實際調查研究能夠明確了解，想要使自動化焊接技術的水平不斷提升，鋼結構生產企業(yè)、自動化設備研究單位、工程設計師之間必須建立有效的溝通合作。其中工程設計師對具體工程所需要的鋼結構構件進行設計，設備研究單位負責研制具有較高精準性的自動化焊接設備、鋼結構生產企業(yè)負責對生產技術進行深入研究，這樣才能有效實現自動化焊接技術在鋼結構中有效發(fā)揮作用的目標。比如，在建設港珠澳大橋的過程中，該橋在施工建設過程中，所使用鋼結構梁板的數量比較大，共需要制造40萬噸的板單元，不僅具有較大的工程量，而且需要使用橫隔板單元、板底單元、板腹單元、板頂單元具有的同類構件的數量龐大，對相同的零部件采用相同的標準進行設計。這樣的情況對自動化焊接技術的運用極為有利，同時，標準化的設計方式，也是保證港珠澳大橋自動化焊接有效實現的基礎。

在對港珠澳大橋的鋼結構進行設計時，要加強對局部細節(jié)設計的重視，能夠為后續(xù)自動化焊接技術的實施提供方便。比如，在鋼結構橫隔板上進行勁肋設計時，如果中間豎向肋與橫向肋之間存在的縫隙比較小、運用焊接機器人進行豎向肋焊接時，由于焊槍在橫向肋的阻擋下難以順利通過，因此，為了使焊縫具有較高的連續(xù)性和質量，必須保證橫向肋與豎向肋之間的角度在50°以上，距離在40mm以上。

2? 精準化的焊接設備

具有較高精確度的自動化焊接設備，是保證鋼結構生產有效實現自動化焊接的核心，對于港珠澳大橋而言，由于車流量較大，其具有的疲勞載荷程度比較嚴重，如果處理不當，不僅會導致港珠澳大橋的使用質量和使用壽命受到嚴重影響，而且很容易出現坍塌、斷裂等安全事故。為了將這個問題有效解決，必須保證制造的鋼結構構件具有較高的精確度，使其具有的沖擊韌性有效提升，內部質量和外觀成形能夠滿足具體需求。與此同時，由于焊接機器人具有電弧跟蹤功能以及觸傳感功能，因此，將焊接機器人合理運用其中，利用焊接機器人具有的高精度焊接能力使生產的鋼結構構件具有較高的精確度[1]。

3? 全面化的技術分析

針對不同類型的鋼結構構件而言，工程設計師必須對鋼構件的結構以及生產技術進行深入研究，明確具體原理和內容，幫助制造廠研制對應的生產設備。這樣能夠使先進的設備與合理的技術有效結合，使自動化焊接有效實施的目標順利實現。不僅能夠使鋼結構產品的質量達到令人滿意的程度，而且還能使具體的生產效率提升到一個新的層次。下面以港珠澳大橋鋼結構構件的生產為例，對自動化焊接技術在鋼結構中的有效應用進行詳細分析。

3.1 U形肋板單元自動組裝定位焊

作為決定港珠澳大橋使用時限的關鍵因素，橋面板與U形肋之間具有的角焊縫直接承擔車輛輪胎的荷載壓力，極易出現損壞、疲勞的問題。運用單面焊接技術對橋面板的U形肋角縫隙進行焊接，保證焊接熔深超過U形肋自身厚度的4/5以上，也就是說當U形肋的高度為10mm時，其焊縫的熔深應該在8mm以上，并且堅決不能焊漏。與此同時，作為決定U形肋角焊縫具有較高焊接質量的基礎條件，針對提高U形肋的組裝精確度特別設計制作了U形肋板自動組裝定位機床。該機床不僅具有自動移動、自動打磨、自動除塵、自動定位、自動壓實、機器人自動定位焊等功能，而且具有一定的環(huán)保作用，還能使定位焊縫的焊接質量、鋼結構組裝精確度、鋼結構組裝效率大幅度提升，保證橋面板與U形肋在組裝之后，彼此質之間存在的縫隙寬度始終不超過0.5mm[2]。

3.2 板單元焊接機器人

鋼結構構件是否具有較高的質量，直接由焊縫的質量決定，特別是受到頂板U形肋角焊縫質量影響明顯。為了保證其具有較高的質量，熔透深度應該保持在鋼板厚度的4/5以上，并且保持完美外觀形態(tài)的同時，不能焊漏，因此將板單元焊接機器人與反變形翻轉胎架焊接U形肋角焊縫的焊接技術相結合，能夠有效實現這一目標。根據對板單元焊接機器人展開的大量實際調查研究能夠明確了解，在此過程中運用了雙道焊接技術，第一道利用小電流做基礎，使U形肋角焊縫具有的熔透深度在機器人具有的電弧跟蹤功能以及觸傳感功能作用下得到保證。第二道利用大電流封頂，不僅能夠使焊接外形具有較高的美觀性，還能使焊接結構的質量具有較高安全性和穩(wěn)定性。與此同時，通過對大量疲勞測試結果展開的對比分析能夠知道，相比傳統焊接技術，利用機器人進行焊接的角焊縫具有明顯的抗疲勞優(yōu)勢，比傳統焊接技術提高了大約40MPa，使鋼結構板單元具有的抗疲勞性能有效提高。反變形技術減小了板單元的焊接變形，提高了生產效率[3]。

4? 結束語

通過上文針對自動化焊接技術在鋼結構生產中的有效應用，展開的大量實際研究和系統性分析，我們能夠更加明確的了解，只有采取各種有效的措施將自動化焊接技術的水平不斷提高，才能保證鋼結構施工的質量能夠滿足使用需求。自動化焊接技術不僅能夠使實際施工效率有效提升、使橋梁的使用壽命得到有效延長、使鋼結構施工的質量得到大幅度提升，保證施工具有較高安全性和穩(wěn)定性、促進環(huán)境可持續(xù)發(fā)展目標的實現、提升社會經濟效益。特別是在我國鋼結構建筑物和設施數量不斷增加的環(huán)境下，還能夠有效解決自動化焊接技術中存在的問題。長此以往，必然能夠對鋼結構施工水平以及相關產業(yè)技術水平的提升貢獻積極的力量。

參考文獻：

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