机器人焊接在钢结构生产制造中的应用

2020-10-27邵利兵

中国电气工程学报 2020年12期

邵利兵

摘要：随着社会的快速发展，越看越多的企业遵循可持续发展道路，确保企业发展的绿色化、环保化和持久化，钢结构建筑行业在发展过程中就是遵循了可持续发展道路，同时，钢结构建筑行业的发展情况直接影响着我国企业现代化的情况。钢结构在生产过程中的形成结构也是多种多样的，例如，特殊结构、大跨度结构等等。钢结构在生产制造过程中需要采用较多的原材料，例如，高强钢、耐火钢以及大厚度钢等等，为保障钢结构生产制造的科学性和有效性，要对生产过程中的原材料、生产技术、相关设备等进行监控，确保其使用质量。我国所采用的焊接技术，仍是较为传统的焊接技术，以手工和半自动的形式为主，由于焊接技术的传统性和落后性，导致钢结构生产的质量无法得到精准的保障，生产的效率较慢，无法与快速发展的社会经济相对应。这为焊接机器人在钢结构行业的应用提供了契机，机器人智能化焊接质量稳定、焊接效率高、综合成本低，具有广泛的工程应用前景。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对机器人焊接在钢结构生产制造中的应用提出了一些建议，仅供参考。

关键词：机器人焊接;钢结构;生产制造;應用

引言

焊接技术的创新及应用将比以往任何一个时期都更加活跃，将极大地促进并加快高效优质焊接新技术、新工艺、新设备、新材料等的研究、发明、应用，推动焊接制造与焊接管理的理念、方法、制度变革和创新，改变焊接从业人员的教育、培训、认证、考核的现状、模式和体制。

1、焊接机器人应用

1.1Mini型弧焊机器人

Mini型弧焊机器人由多元化的因素所共同构成，例如，控制模块、机器人本体、电源、焊枪和线缆等。Mini型弧焊机器人在使用的过程中是利用直线型轨道进行焊接工作的，Mini型弧焊机器人的应用范围具有一定的局限性，只适用于对一些平直构件进行焊接，但是其应用场所不具备局限性。Mini型弧焊机器人在应用的过程中是利用计算机对大量的数据进行筛选和比对，以便确保焊接技术展开的各项指标符合相关的规范要求，可以明显的提高焊接工作的工作效率和工作质量。此外，Mini型弧焊机器人在使用前还要进行相关的检测，确保使用的合理性，

1.2柔性轨道机器人

目前，对钢结构进行生产制造的过程中会应用到弧形构件，由于弧形构件的特殊性，无法应用机械进行焊接工作。近年来，我国常用的自动化设备在应用过程中具有一定的常规性和局限性，只适用于直接焊接工作，要想在弧形构件焊接的过程中应用自动化设备，就要制作与之相对应的弧形轨道，但这一行为会严重加大生产成本。而柔性轨道机器人可以有效的解决弧形构件进行焊接的问题，其应用原理主要是利用柔性轨道的吸附性对构件进行吸附，便于进行焊接操作。

1.3视觉识别焊接机器人

视觉识别焊接机器人主要通过数据编程完成相关操作，但由于示教编程的可操作性和可更改性，能够更好的确保机器人在工作当中的科学性与合理性，但在具体操作当中极易受到诸多因素的干扰不利于焊接水平的提升。因此，需加强视觉识别焊接工艺的研究，提升机器人焊接质量，保证焊接智能化。焊接路径的视觉识别与轨迹规划技术，借助视觉传感代替人的肉眼进行焊接路径的识别，并且对焊接过程进行轨迪规划，达到机器人能自主进行示教的目的，从而大大提高焊接机器人的自动化水平。

2、机器人应用难点

现阶段，机器人焊接在钢结构生产制造中具有一定的应用难点，具体如下所述：（1）目前，机器人进行操作的主要原因是通过数据编程进行的，不仅具有一定的复杂性和繁琐性，还需要大量的专业人员进行操作，需要消耗大量的时间和精力。（2）钢结构生产制作过程中需要采用大量的环节、原材料和设备器械等展开工作，需要机器人具备较强的适应能力和操作能力。（3）为保障机器人在各种焊接形式中都可以得以运用，要确保机器人具备大量的数据库进行参考。（4）在焊接过程中，由于数据信息无法完成历史性的分析，机器人在操作当中无法针对数据给予合理的调整，因此会导致焊接质量无法达到相应的要求。

3、机器人焊接在钢结构生产制造中的应用

为便于理解机器人焊接在钢结构生产制造中的应用，下文以装配式建筑方管柱举例。

3.1原材料质检

原材料在选购的过程中要严格参考生产数据和规范要求，确保原材料的质量水平，材料进厂前还要根据相关的规章制度对原材料展开质检工作，只有原材料的质量水平符合相关的检测标注，才可进行进厂及使用。

3.2下料

为便于原材料的应用，要根据工程设计图的数据要求对原材料进行切割，形成不同标准的方管，然后在对方管的坡口进行操作，最后形成角度为36度、37度或38度的坡口，厚度不大于1mm。

3.3短节柱装配

依据设计内容，借助手工气体保护焊电焊的方法进行操作，利用垫板把方管和隔板进行有效的连接，具体的各项数据比例如下图所示。确保数据符合下图内容后，由短节柱装配进行操作。

3.4短节柱焊接

对短节柱展开焊接工作时所采用的机器人为自由度焊接机器人，在上料工作进行完成后利用气动夹紧装置进行材料固定，然后通过头尾架变位机进行焊接工作，确保上一层焊接工作完成后再进行下一层的焊接工作。在焊接的过程中要先把焊底完成，在对其余位置进行填充工作，然后对顶部进行密封工作，焊接工作就完成了。焊接过程要求具有链接性，所以在其操作过程中不要有停顿的过程，除了上个焊接处与下个焊接处的连接点时。

3.5焊缝检测

对短节柱进行焊接工作后，要对其及相关焊接部位展开检测工作，检测内容包括焊接的外观检测和UT检测，确保其检测数据符合焊接的全熔透二级的标准，如果一些焊接水平不符合此标准就要再次进行操作。

3.6长节柱装配

长节柱装配的主要工作内容是对模具进行摆放和组装工作的，其主要构成成分是多个短节柱和方管。把多个短节柱和方案按照设计图纸进行组装、焊接便可得到长节柱装置。在装配组装完成后，为保障其使用质量符合相关的回单位要求，要对其进行巩固措施和检测工作。

3.7长节柱焊接

对长节柱进行焊接的过程中，为保证焊接工作的工作效率，一般选用双工位焊接方法进行操作。双工位焊接方法的工作原理也是利用气动夹紧装置对材料进行把控，然后通过头尾架变位机进行焊接工作，由于焊接工作是利用机械运行的，所以可以有效提高焊接工作的工作效率。

3.8焊缝检测

对长节柱进行焊接工作后，要对其及相关焊接工作展开检测内容，检测内容包括焊接的外观检测和UT检测，确保其检测数据符合焊接的全熔透二级的标准，如果一些焊接水平不符合此标准就要再次进行操作。

3.9提升人员安全性

通过有效的机器人焊接操作能够避免焊接人员长时间接触，提升人员身体健康保障人员操作安全性。

结束语

综上所述，基于机器人焊接在钢结构生产制造中的应用，介绍焊缝机器人应用和难点。主要包括：原材料质检、下料、短节柱装配、短节柱焊接、焊缝检测、长节柱装配、长节柱焊接、焊缝检测等。