焊接機(jī)器人為什么能夠在鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)得到應(yīng)用

進(jìn)入2000年以后，我國國民經(jīng)濟(jì)顯著增長，國力明顯增強(qiáng)，鋼產(chǎn)量大幅提高，在建筑中提出了“積極、合理地用鋼”，從此甩掉了“限制用鋼”的束縛，鋼結(jié)構(gòu)建筑在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)逐漸增多。所適用的焊接過程也從原來的單道焊接擴(kuò)展到多層多道焊的焊縫跟蹤，對(duì)于高反光的鋁合金材料焊接，也能夠?qū)崿F(xiàn)有效跟蹤。從2008年奧運(yùn)會(huì)鳥巢場館、中國尊到如今的港珠澳大橋，出現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)建筑熱潮，強(qiáng)勁的市場需求，推動(dòng)鋼結(jié)構(gòu)建筑迅猛發(fā)展，建成了一大批鋼結(jié)構(gòu)場館、機(jī)場、車站和高層建筑。

在鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)過程中，焊接是鋼結(jié)構(gòu)工程制作和安裝的關(guān)鍵技術(shù)和質(zhì)量控制手段，在建設(shè)工程中有著十分重要的作用?？梢苑乐购附语w濺堵塞焊接火口和導(dǎo)電嘴，保證焊槍的清潔，提高火口的使用壽命。由于鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的多樣性，加之其安裝過程多在戶外，自動(dòng)化焊接程度較低，多數(shù)采用手工進(jìn)行焊接。機(jī)器人焊接在鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過程中的應(yīng)用于前期在車間內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)部件的組裝連接，如圖1所示，例如H柱、梁、箱型柱、U形肋、板肋板單元和橫隔板單元的組裝連接等。

由于鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用場所的重要性，因此在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)安裝過程中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接提出了更高要求。點(diǎn)焊機(jī)器人的焊鉗，用電伺服點(diǎn)焊鉗，焊鉗的張開和閉合由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，碼盤反饋，使焊鉗的張開度可以根據(jù)實(shí)際需要任意選定并預(yù)置，而且電極間的壓緊力也可以無級(jí)調(diào)節(jié)。鋼結(jié)構(gòu)的焊接性包含以下兩個(gè)方面的含義：一是工藝焊接性，是指金屬或材料在一定的焊接工藝條件下，能否獲得致密、無缺陷并具有一定使用性能的焊接接頭的能力；二是使用焊接性，是指焊接接頭或整體焊接結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)條件所規(guī)定的各種性能的程度，包括常規(guī)的力學(xué)性能（強(qiáng)度、塑性、韌性等）或特定工作條件下的使用性能，如低溫韌性、斷裂韌性、高溫蠕變強(qiáng)度、持久強(qiáng)度、疲勞性能以及耐蝕性、耐磨性等。

?焊縫機(jī)器的組成及工作原理

焊縫別名焊接，焊縫系統(tǒng)，焊縫設(shè)備等。而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。其功能是在焊接過程中自動(dòng)檢測并自動(dòng)調(diào)節(jié)焊槍的位置，以便于始終跟隨焊接位置進(jìn)行焊接，焊槍與工件之間的距離始終保持恒定，從而確保了焊接質(zhì)量，提高了焊接效率并降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。在焊接時(shí)如果沒有焊縫，焊工就要不斷的觀察焊槍的位置，查看焊槍有沒有偏離焊縫位置，兩者之間的距離有沒有變化，如果發(fā)現(xiàn)偏離焊縫或者焊槍與工件之間的距離發(fā)生變化，那么焊工就需要人工把焊槍再調(diào)節(jié)回去，這樣焊工勞動(dòng)強(qiáng)度就很大，尤其是在夏天天氣炎熱的情況下，又不能吹電風(fēng)扇，這些惡劣的條件更增加了焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度，另外需要焊工的責(zé)任心很強(qiáng)，否則就會(huì)出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題。

激光焊接可以采用連續(xù)或脈沖激光束加以實(shí)現(xiàn)，激光焊接的原理可分為熱傳導(dǎo)型焊接和激光深熔焊接。鑒于當(dāng)時(shí)的國內(nèi)外形勢，國家“七五”攻關(guān)計(jì)劃將工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)列入了計(jì)劃，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了攻關(guān)，特別是把應(yīng)用作為考核的重要內(nèi)容，這樣就把機(jī)器人技術(shù)和用戶緊密結(jié)合起來，使中國機(jī)器人在起步階段就瞄準(zhǔn)了實(shí)用化的方向。功率密度小于10~10 W/cm為熱傳導(dǎo)焊，此時(shí)熔深淺、焊接速度慢；功率密度大于10~10 W/cm時(shí)，金屬表面受熱作用下凹成"孔穴"，形成深熔焊，具有焊接速度快、深寬比大的特點(diǎn)。

激光焊接技術(shù)廣泛被應(yīng)運(yùn)在汽車、輪船、飛機(jī)、高鐵等高精制造領(lǐng)域，給人們的生活質(zhì)量帶來了重大提升，更是家電行業(yè)進(jìn)入了精工時(shí)代。