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(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)顯著增長(zhǎng)，國(guó)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。而人工焊接時(shí)，焊接速度、干伸長(zhǎng)等都是變化的，因此很難做到質(zhì)量的均一性。從2008年奧運(yùn)會(huì)鳥巢場(chǎng)館、中國(guó)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(chǎng)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(chǎng)館、機(jī)場(chǎng)、車站和高層建筑。

在鋼結(jié)構(gòu)工程建設(shè)過(guò)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。機(jī)器人焊接在鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)過(guò)程中的應(yīng)用僅限于前期在車間內(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)結(jié)構(gòu)形式的多樣性，加之其安裝過(guò)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(guò)程中的應(yīng)用僅限于前期在車間內(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(chǎng)所的重要性，因此在鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)安裝過(guò)程中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接提出了更高要求。焊縫搜索是利用一次或多次搜索定位焊縫，在焊接前平移機(jī)器人的編程路徑，確保焊縫地熔敷在接頭上的過(guò)程。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(wú)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。

以汽車為代表的下業(yè)景氣度下行，各廠商面臨成本與增長(zhǎng)的雙重壓力，對(duì)于設(shè)備的投資呈觀望狀態(tài)，市場(chǎng)缺乏“確定性”的主基調(diào)，導(dǎo)致機(jī)器人需求放緩。

高工產(chǎn)研機(jī)器人研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2019年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量15.31萬(wàn)臺(tái)，同比下滑2.11%，包括四大家族在內(nèi)的大部分外資廠商增速均下滑明顯。

多關(guān)節(jié)機(jī)器人作為占比本體類型，輕小負(fù)載產(chǎn)品（負(fù)載≤20kg）同質(zhì)化嚴(yán)重，價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，成為內(nèi)外資工業(yè)機(jī)器人廠商較量的主戰(zhàn)場(chǎng)，同時(shí)也是增速下滑明顯的細(xì)分產(chǎn)品之一。

攪拌摩擦焊是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。攪拌摩擦焊焊接過(guò)程是由一個(gè)圓柱體或其他形狀(如帶螺紋圓柱體)的攪拌針伸入工件的接縫處，通過(guò)焊頭的高速旋轉(zhuǎn)，使其與焊接工件材料摩擦，從而使連接部位的材料溫度升高軟化。

攪拌摩擦焊在焊接過(guò)程中工件要?jiǎng)傂怨潭ㄔ诒硥|上，焊頭邊高速旋轉(zhuǎn)，邊沿工件的接縫與工件相對(duì)移動(dòng)。

焊頭的突出段伸進(jìn)材料內(nèi)部進(jìn)行摩擦和攪拌，焊頭的肩部與工件表面摩擦生熱，并用于防止塑性狀態(tài)材料的溢出，同時(shí)可以起到清除表面氧化膜的作用。