焊接机器人在建筑钢结构制造中的应用

焊接机器人在建筑钢结构制造中的应用

符浩 2. 王善润 3. 王亚琼

临沂市技师学院 276000

山东高阳建设有限公司 255400

临沂市技师学院 276000

摘要：建筑钢结构构件形式具有复杂化和多样化的特点，且相应的焊接接头形式各不相同，为了能够解决精准程度等方面的问题，需要将焊接机器人应用于建筑钢结构制造环节当中，利用焊接机器人完成设备选型、硬件配置、软件开发、数据库建设等方面的任务，以此来实现建筑钢结构构建机器人自动焊接目标，提高焊接制造环节的整体效率，在保障建筑钢结构制造质量的同时，充分的发挥出焊接机器人的应用优势。

关键词：焊接机器人；建筑钢结构；制造应用

引言：钢结构行业在发展的过程中，使钢材的整体产量逐年上升，扩大了焊接技术在建筑钢结构制造环节当中的应用范围，不仅能够保障钢结构的功能和效用，还可以保障生产制造作业的安全性，利用焊接机器人解决钢结构形式的复杂化问题，充分的满足了技术创新和生产环保要求。

一、建筑钢结构构件的制造要求和焊接特点

（一）对于机器人焊接所提出的要求

首先，满足多样结构形式。基于建筑钢结构的具体特点可以看出，焊接机器人在焊接前期准备阶段所需要的时间相对较短，可以避免出现长时间的占用设备工作时间，基于高效化和便捷化的智能编程系统，使焊接机器人在建筑钢结构制造环节得到了有效应用。其次，对零件和装配偏差具有良好的适应性。为了保障焊接作业的实施质量，需要确保焊接机器人能够在处理焊接作业的过程中，以自动化的形式找准焊缝的起始位置，并明确掌握焊接作业的实施方向，与零件和装配偏差等方面的情况具备良好的适应性。最后，具备丰富的焊接工艺数据库。在前期的准备阶段，需要保障焊接工艺数据库储存的丰富性，并包含各种不同类型的影响要素，以此来满足建筑钢结构焊接作业的实施要求，保障焊接机器人工艺数据库的规模化发展目标。焊接机器人在运行的过程中，需要借助相应的主程序要求，明确掌握焊枪空间的行走轨迹，并在行走的过程中，还需要附加电流、电压、枪支以及摆动等各种不同类型的焊接工艺参数，以此来满足编程的快捷性运行要求。

（二）建筑钢结构产品的生产特点

首先，建筑钢结构产品的形式具有复杂化和多样化的特点，从而使最终所生产出来的钢结构产品结构类型各不相同，除了具备典型的异型钢结构类型之外，还包含了柱、梁、支撑、桁架等多种不同形式的钢结构构件类型，且每一种构建当中的主体截面在一般情况下，还可以将其划分成为H型钢、箱型、十字型以及圆管等多种不同的形式。其次，具有小批量和无重复的构件生产特点。对于建筑钢结构生产制造行业来说，在汽车制造和工程机械行业的发展阶段有着良好的应用优势，同时并不具备批量性的生产特点，对于相同类型的构件数量需求普遍较少，从而缩小了建筑钢结构构件的使用比例。再次，零部件装配控制精准程度相对较低。对于传统类型的钢结构制造基本条件来说，在通常情况下是以手工装配为主要形式，为焊接作业的顺利开展提供支持，而在零部件的下料切割环节存在精度和装配偏差等方面的问题，同时并未针对装配间隙的设置提出较高的要求，需要将其控制在标准且允许的公差范围内即可。建筑钢结构零部件在下料的过程中，主要是以火焰和等离子切割形式为主，并利用划线定位和人工装配处理部部件组装和构建总体装配等多方面的工序，并且不会涉及到复杂化且精准程度相对较高的工装胎架。最后，焊接接头形式具有多样化的特点。对于建筑钢结构的钢板厚度来说，实际所涉及到的范围相对较短，同时还需要涉及到搭接、角接以及对接等多种不同类型的焊接接头形式，可以在形成以薄板形式为主的单道角焊缝，将其转化成为厚边的多层多道坡口熔透焊缝，以此来满足焊接工艺的具体要求。

二、焊接机器人在建筑钢结构制造环节当中的具体应用

（一）确定合理的运行参数

一方面，需要确定相应的运行参数并充分的把控运行轨迹，设置执行器、自由度焊枪控制平台以及智能控制等多方面的模块，确保能够与钢结构的焊接安装要求保持高度的一致。另一方面，为了能够充分的满足现场焊接作业的具体需求，需要针对参数的选择予以高度的重视，为各项焊接作业的顺利开展提供助力支持。

（二）选择适宜的焊接工艺

在选择焊接工艺的过程中，需要确保机器人能够按照原先所设定的路线运行，以重复操作的形式，为跟踪和控制工作的有效落实奠定了便利性支持，保障了系统操作环节的稳定性和可靠性，提高了焊接作业的实施效率。由于此类焊接项目属于制造阶段的重点和难点，在焊接伸臂桁架的同时需要选取合适的焊接材料，并将伸臂桁架的立焊缝长度保持在4m左右，且整体的板体厚度需要保持在140mm左右。对于一条焊缝来说，需要派遣两位专业的焊接工程人员，使连续作业时间能够保持在40个小时以上，才能够完成此方面的焊接任务。机器人焊接工艺在预制和现场等各个环节的焊接作业当中都有着良好的适应性，不仅能够在建筑工程当中可以针对长焊缝和多位置的钢结构安装作业予以处理，还可以以自动化的安装形式解决焊接环节所出现的问题，选取有针对性的问题解决措施，提高了钢结构安装自动化的实施水平。在开展建筑钢结构制造项目的过程中，需要确保焊接机器人能够持续处于稳定的运行状态。除此之外，在完成点位焊接作业之后，还需要使用火焰枪等基础工具对其进行加热处理，并及时的去除焊丝等物质，需要确保两台焊接机器人能够以对称的形式进行布置，确保焊接的进度和质量能够保持一致，在最大程度上减少焊接应力等情况的出现，降低变形等问题的发生几率。

（三）选择合理的编程方式

在选择编程方式的过程中，为了能够确保建筑钢结构得到充分利用，需要利用现场调整的方式选择科学的编程形式。为此，可以采用智能离线编程软件，利用参数驱动作用结合积木式的原理构造焊接工件的具体模型，在支撑和加强等模块的支撑作用下，以自动化的形式生成了二维形式的模型，并将工件的参数、尺寸和数量等数据输入其中，在识别的基础上形成更加完善的三维模型离线软件。通过对数据库当中的匹配信息进行选取，不仅能够节省编程阶段所需用的时间，还能够进一步提高钢结构焊接工作的实施效率。

结束语：在钢结构行业的发展过程中，需要对焊接机器人技术的推广和应用予以高度的重视，将焊接机器人技术运用于钢结构制造环节当中，能够确保钢结构构件逐渐朝着模块化、系列化以及标准化的方向转型，满足了钢结构行业的应用要点，利用焊接机器人的智能化功能解决焊接问题。

参考文献：

[1]陈振明,孙朋.建筑钢结构高效焊接新技术及应用[J].焊接技术,2019,(02):68-73.

[2]任文建,李朋,李柱良.机器人焊接在钢结构生产制造中的应用[J].金属加工(热加工),2020,(01):10-13.