機器人焊接在鋼結構生產制造中的應用

邵利兵

摘要：隨著社會的快速發展，越看越多的企業遵循可持續發展道路，確保企業發展的綠色化、環保化和持久化，鋼結構建筑行業在發展過程中就是遵循了可持續發展道路，同時，鋼結構建筑行業的發展情況直接影響著我國企業現代化的情況。鋼結構在生產過程中的形成結構也是多種多樣的，例如，特殊結構、大跨度結構等等。鋼結構在生產制造過程中需要采用較多的原材料，例如，高強鋼、耐火鋼以及大厚度鋼等等，為保障鋼結構生產制造的科學性和有效性，要對生產過程中的原材料、生產技術、相關設備等進行監控，確保其使用質量。我國所采用的焊接技術，仍是較為傳統的焊接技術，以手工和半自動的形式為主，由于焊接技術的傳統性和落后性，導致鋼結構生產的質量無法得到精準的保障，生產的效率較慢，無法與快速發展的社會經濟相對應。這為焊接機器人在鋼結構行業的應用提供了契機，機器人智能化焊接質量穩定、焊接效率高、綜合成本低，具有廣泛的工程應用前景。鑒于此，文章結合筆者多年工作經驗，對機器人焊接在鋼結構生產制造中的應用提出了一些建議，僅供參考。

關鍵詞：機器人焊接;鋼結構;生產制造;應用

引言

焊接技術的創新及應用將比以往任何一個時期都更加活躍，將極大地促進并加快高效優質焊接新技術、新工藝、新設備、新材料等的研究、發明、應用，推動焊接制造與焊接管理的理念、方法、制度變革和創新，改變焊接從業人員的教育、培訓、認證、考核的現狀、模式和體制。

1、焊接機器人應用

1.1Mini型弧焊機器人

Mini型弧焊機器人由多元化的因素所共同構成，例如，控制模塊、機器人本體、電源、焊槍和線纜等。Mini型弧焊機器人在使用的過程中是利用直線型軌道進行焊接工作的，Mini型弧焊機器人的應用范圍具有一定的局限性，只適用于對一些平直構件進行焊接，但是其應用場所不具備局限性。Mini型弧焊機器人在應用的過程中是利用計算機對大量的數據進行篩選和比對，以便確保焊接技術展開的各項指標符合相關的規范要求，可以明顯的提高焊接工作的工作效率和工作質量。此外，Mini型弧焊機器人在使用前還要進行相關的檢測，確保使用的合理性，

1.2柔性軌道機器人

目前，對鋼結構進行生產制造的過程中會應用到弧形構件，由于弧形構件的特殊性，無法應用機械進行焊接工作。近年來，我國常用的自動化設備在應用過程中具有一定的常規性和局限性，只適用于直接焊接工作，要想在弧形構件焊接的過程中應用自動化設備，就要制作與之相對應的弧形軌道，但這一行為會嚴重加大生產成本。而柔性軌道機器人可以有效的解決弧形構件進行焊接的問題，其應用原理主要是利用柔性軌道的吸附性對構件進行吸附，便于進行焊接操作。

1.3視覺識別焊接機器人

視覺識別焊接機器人主要通過數據編程完成相關操作，但由于示教編程的可操作性和可更改性，能夠更好的確保機器人在工作當中的科學性與合理性，但在具體操作當中極易受到諸多因素的干擾不利于焊接水平的提升。因此，需加強視覺識別焊接工藝的研究，提升機器人焊接質量，保證焊接智能化。焊接路徑的視覺識別與軌跡規劃技術，借助視覺傳感代替人的肉眼進行焊接路徑的識別，并且對焊接過程進行軌迪規劃，達到機器人能自主進行示教的目的，從而大大提高焊接機器人的自動化水平。

2、機器人應用難點

現階段，機器人焊接在鋼結構生產制造中具有一定的應用難點，具體如下所述：（1）目前，機器人進行操作的主要原因是通過數據編程進行的，不僅具有一定的復雜性和繁瑣性，還需要大量的專業人員進行操作，需要消耗大量的時間和精力。（2）鋼結構生產制作過程中需要采用大量的環節、原材料和設備器械等展開工作，需要機器人具備較強的適應能力和操作能力。（3）為保障機器人在各種焊接形式中都可以得以運用，要確保機器人具備大量的數據庫進行參考。（4）在焊接過程中，由于數據信息無法完成歷史性的分析，機器人在操作當中無法針對數據給予合理的調整，因此會導致焊接質量無法達到相應的要求。

3、機器人焊接在鋼結構生產制造中的應用

為便于理解機器人焊接在鋼結構生產制造中的應用，下文以裝配式建筑方管柱舉例。

3.1原材料質檢

原材料在選購的過程中要嚴格參考生產數據和規范要求，確保原材料的質量水平，材料進廠前還要根據相關的規章制度對原材料展開質檢工作，只有原材料的質量水平符合相關的檢測標注，才可進行進廠及使用。

3.2下料

為便于原材料的應用，要根據工程設計圖的數據要求對原材料進行切割，形成不同標準的方管，然后在對方管的坡口進行操作，最后形成角度為36度、37度或38度的坡口，厚度不大于1mm。

3.3短節柱裝配

依據設計內容，借助手工氣體保護焊電焊的方法進行操作，利用墊板把方管和隔板進行有效的連接，具體的各項數據比例如下圖所示。確保數據符合下圖內容后，由短節柱裝配進行操作。

3.4短節柱焊接

對短節柱展開焊接工作時所采用的機器人為自由度焊接機器人，在上料工作進行完成后利用氣動夾緊裝置進行材料固定，然后通過頭尾架變位機進行焊接工作，確保上一層焊接工作完成后再進行下一層的焊接工作。在焊接的過程中要先把焊底完成，在對其余位置進行填充工作，然后對頂部進行密封工作，焊接工作就完成了。焊接過程要求具有鏈接性，所以在其操作過程中不要有停頓的過程，除了上個焊接處與下個焊接處的連接點時。

3.5焊縫檢測

對短節柱進行焊接工作后，要對其及相關焊接部位展開檢測工作，檢測內容包括焊接的外觀檢測和UT檢測，確保其檢測數據符合焊接的全熔透二級的標準，如果一些焊接水平不符合此標準就要再次進行操作。

3.6長節柱裝配

長節柱裝配的主要工作內容是對模具進行擺放和組裝工作的，其主要構成成分是多個短節柱和方管。把多個短節柱和方案按照設計圖紙進行組裝、焊接便可得到長節柱裝置。在裝配組裝完成后，為保障其使用質量符合相關的回單位要求，要對其進行鞏固措施和檢測工作。

3.7長節柱焊接

對長節柱進行焊接的過程中，為保證焊接工作的工作效率，一般選用雙工位焊接方法進行操作。雙工位焊接方法的工作原理也是利用氣動夾緊裝置對材料進行把控，然后通過頭尾架變位機進行焊接工作，由于焊接工作是利用機械運行的，所以可以有效提高焊接工作的工作效率。

3.8焊縫檢測

對長節柱進行焊接工作后，要對其及相關焊接工作展開檢測內容，檢測內容包括焊接的外觀檢測和UT檢測，確保其檢測數據符合焊接的全熔透二級的標準，如果一些焊接水平不符合此標準就要再次進行操作。

3.9提升人員安全性

通過有效的機器人焊接操作能夠避免焊接人員長時間接觸，提升人員身體健康保障人員操作安全性。

結束語

綜上所述，基于機器人焊接在鋼結構生產制造中的應用，介紹焊縫機器人應用和難點。主要包括：原材料質檢、下料、短節柱裝配、短節柱焊接、焊縫檢測、長節柱裝配、長節柱焊接、焊縫檢測等。

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