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。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。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)安裝過程中對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接提出了更高要求。

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。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)器人所采用材料開始轉(zhuǎn)向鋁、不銹鋼、高強(qiáng)鋼，所使用的板材也越來越薄。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(chǎng)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。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。我國(guó)開發(fā)工業(yè)機(jī)器人晚于美國(guó)和日本，起于20世紀(jì)70年代，早期是大學(xué)和科研院所的自發(fā)性的研究。

焊接機(jī)器人的焊槍編程

要想焊接機(jī)器人得到好的焊接效果，除了硬件設(shè)施，像是配套機(jī)器人焊槍 ，清槍裝置等設(shè)備外，好的編程也是必不可少的，好的編程需要注意以下這么步驟。

1. 選擇合理的焊接順序。以減小焊接變形、焊走路徑長(zhǎng)度來制定焊接順序。2. 焊槍空間過渡要求移動(dòng)軌跡較短、平滑、安全。3. 優(yōu)化焊接參數(shù)。為了獲得的焊接參數(shù)，制作工作試件進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)和工藝評(píng)定。4. 合理的變位機(jī)位置、焊槍姿態(tài)、焊槍相對(duì)接頭的位置。工件在變位機(jī)上固定之后，若焊縫不是理想的位置與角度，就要求編程時(shí)不斷調(diào)整變位機(jī)，使得焊接的焊縫按照焊接順序逐次達(dá)到水平位置，同時(shí)要不斷調(diào)整機(jī)器人各軸的位置，合理的確定焊槍相對(duì)接頭的位置、角度與焊絲伸出長(zhǎng)度。目前市場(chǎng)上機(jī)器人的售價(jià)越來越低，性價(jià)比越來越高，各個(gè)機(jī)器人廠商紛紛推出了11~13萬的經(jīng)濟(jì)型弧焊機(jī)器人。工件的位置確定之后，焊槍相對(duì)接頭的位置通過編程者的雙眼觀察，難度較大。這就要求編程者善于總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)。5. 及時(shí)插入清槍程序。編寫一定長(zhǎng)度的焊接程序后，應(yīng)及時(shí)插入清槍程序。可以防止焊接飛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。6. 編制程序一般不能一步到位，要在機(jī)器人焊接過程中不斷檢驗(yàn)和修改，調(diào)整焊接參數(shù)及焊槍姿態(tài)等，才會(huì)形成一個(gè)好程序。

 超聲波焊接的工作原理要求兩個(gè)進(jìn)行結(jié)合的零件，在上面的一個(gè)振動(dòng)，在下面的一個(gè)靜止，接觸面上的摩擦熱使表面之塑料熔化從而結(jié)合。（2）焊接夾具上，工件的檢測(cè)、判斷等傳感器的使用在很大程度上保證了工件安裝定位的準(zhǔn)確性。因此減少初始的磨擦接觸面，使超聲波能量集中對(duì)提高焊接效率及質(zhì)量十分重要，故要求焊接的其中一零件（通常是上面的零件）在焊合的接口上須做一條凸出的棱線,稱為”導(dǎo)能棱”.

如果兩個(gè)焊接件相對(duì)而言位置要求較嚴(yán)格時(shí),還需要考慮增加設(shè)計(jì)定位裝置.

導(dǎo)能棱及定位裝置應(yīng)在設(shè)計(jì)注塑模具時(shí)同時(shí)考慮.

供電裝置

主電力電路由電阻焊變壓器、可控硅單元、主電力開關(guān)、焊接回路等組成。目前，我們采用的焊接設(shè)備是功率200kVA、次級(jí)輸出電壓20V的單相工頻交流電阻焊機(jī)。而在國(guó)外，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)是個(gè)非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。由于多種車型共線生產(chǎn)，焊鉗要焊接高強(qiáng)度鋼板和低碳鋼薄板，焊鉗槍臂要傳遞較大的機(jī)械力和焊接電流，因此焊鉗的強(qiáng)度、剛度、發(fā)熱要滿足一定要求，并且要具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，同時(shí)要求焊鉗采用通水冷卻，所以選擇焊鉗電極臂能夠承受400kg壓力的新型焊鉗。