王傳健

摘 要：在社會(huì)快速發(fā)展的新形勢(shì)下，當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用發(fā)揮來越廣泛。在鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，機(jī)械焊接工藝作為非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，是鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成完整結(jié)構(gòu)不可或缺的一道工序。利用機(jī)械焊接工藝可以有效的保證鋼材料 的穩(wěn)定性，全面提高焊接的質(zhì)量。文中從機(jī)械焊接工藝的基本原理和分類入手，分析了鋼結(jié)構(gòu)焊接的基本要求，并進(jìn)一步對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工中機(jī)械焊接工藝進(jìn)行了具體闡述。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);施工;機(jī)械焊接

引言

鋼結(jié)構(gòu)具有較好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，而且鋼結(jié)構(gòu)跨度較大，更易于施工，這也使其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。在鋼結(jié)構(gòu)施工中，焊接工藝發(fā)揮著重要的作用。主要是通過焊接方式來將鋼材組成完整的鋼結(jié)構(gòu)。機(jī)械焊接工藝具有自身的優(yōu)勢(shì)，將其在鋼結(jié)構(gòu)施工中進(jìn)行應(yīng)用，可以有效的保證鋼結(jié)構(gòu)的完整性，保證鋼結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

一、機(jī)械焊接工藝的基本原理及分類

焊接技術(shù)主要是指在高溫或者高壓的條件下，運(yùn)用諸如焊條、焊絲、焊劑等的焊接材料將母材連成一個(gè)整體的方法。其基本原理是指運(yùn)用加熱、加壓或者加熱加壓的方式使鋼材的局部迅速加熱，實(shí)現(xiàn)原子間的融合。

目前的機(jī)械焊接技術(shù)的種類很多，但比較常見的是電焊、氣焊、激光焊、壓力焊、氣保焊等種類，本文將集中介紹兩種焊接技術(shù)，一個(gè)是壓力焊，一個(gè)是手工電弧焊。

壓力焊又可以被稱為是壓焊，壓焊不需要像焊絲、焊條、焊渣之類的焊接填充材料，是一種固相焊。在壓力焊中比較常用的方法是電阻壓力焊，但基本的方法主要有兩種。一個(gè)是通過加熱的方式，使母件接觸部分呈現(xiàn)塑形或者局部熔化的狀態(tài)，通過加壓的方式使原子結(jié)合。另一種方式是不加熱的方熱，只靠壓力是母件塑性變形，通過這樣的方式使原子結(jié)合。

手工電弧焊也被稱為電焊，人們?cè)谌粘Ｉ钪薪?jīng)常遇到的發(fā)出刺眼光芒的焊接工藝通常就是電焊。在電焊的工藝中，通常會(huì)運(yùn)用到一些不同的保護(hù)焊接熔池的方法，避免出現(xiàn)與大氣接觸的現(xiàn)象。電焊的基本操作方法比較簡單易行，因此大多的小型的鋼結(jié)構(gòu)的焊接都會(huì)選擇這種電焊的焊接方式。

二、鋼結(jié)構(gòu)施工中的機(jī)械焊接工藝

鋼結(jié)構(gòu)的基本特性是自重輕、適應(yīng)性強(qiáng)以及應(yīng)用便利。而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的焊接工程需要對(duì)每一個(gè)步驟都十分注意和小心，嚴(yán)格的按照焊接的工序進(jìn)行施工，保證鋼結(jié)構(gòu)的安全和高質(zhì)量。

在鋼結(jié)構(gòu)的焊接的具體加工過程中，需要嚴(yán)格按照施工圖中所標(biāo)注的材料和距離，并注意提前預(yù)留出焊接的縮短量以及加工的余量。在對(duì)鋼材的規(guī)定中有明文的規(guī)定：在鋼材下料前，必須要對(duì)規(guī)定的鋼材進(jìn)行分析，經(jīng)過改正和調(diào)整后的偏差值不可以超過標(biāo)準(zhǔn)的許可偏差值。這樣的規(guī)定保證了鋼材下料時(shí)的質(zhì)量。

吊掛壁的安置需要采取焊接的方式。吊掛壁的坡度值需要根據(jù)焊接的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在確認(rèn)各項(xiàng)的要求準(zhǔn)確后再進(jìn)行焊接的工藝。同時(shí)，在確認(rèn)靠邊的吊掛壁各項(xiàng)指標(biāo)正常后，再對(duì)另一條的吊掛壁進(jìn)行安置。兩條掛壁安置完畢后，準(zhǔn)確的標(biāo)出吊掛壁的最高以及最低的標(biāo)高線。在對(duì)無縫鋼管的焊接過程中，需要先進(jìn)行焊接，再進(jìn)行校正。當(dāng)?shù)鯍毂诘脑O(shè)備完成裝置以后，需要對(duì)各個(gè)連接點(diǎn)以及連接點(diǎn)的周圍進(jìn)行質(zhì)量的檢查，保證各個(gè)連接點(diǎn)都能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量規(guī)定。同時(shí)，要保證吊掛壁的掛壁豎向面的不垂直度、掛壁坡度等都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

三、焊接技術(shù)在工程機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀探討

（一）大型結(jié)構(gòu)件拼點(diǎn)工裝應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

目前工業(yè)機(jī)械行業(yè)的焊接工藝的研究重點(diǎn)是拼箱精度和焊接質(zhì)量。高精度拼點(diǎn)工裝作為一種高精度組對(duì)、便捷通用性應(yīng)用的產(chǎn)品，在大型結(jié)構(gòu)件中廣泛使用。例如三維柔性工裝，它取代了劃線拼點(diǎn)作業(yè)模式。該焊接技術(shù)的理念是其采用模塊化、全裝配式裝備，其優(yōu)勢(shì)是拼箱精度高且產(chǎn)品一致性好。傳統(tǒng)作業(yè)模式，在移動(dòng)后其重復(fù)定位精度會(huì)降低，三位柔性工裝采用高精度等距銷孔定位解決了這一難題。同時(shí)它還具有高通用性的特點(diǎn)，可以對(duì)不同尺寸的機(jī)構(gòu)件進(jìn)行高效、快速地?fù)Q模。但是該工裝對(duì)安裝精度的要求很高，不僅造價(jià)昂貴而且需要定期維護(hù)保養(yǎng)，增加使用成本。

（二）自動(dòng)化焊接技術(shù)應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

隨著國內(nèi)用工成本的提高，工業(yè)機(jī)械行業(yè)對(duì)焊接質(zhì)量有著更高的要求，機(jī)器人自動(dòng)焊接工作站應(yīng)運(yùn)而生。機(jī)器人自動(dòng)焊接工作站由焊接用機(jī)器人（六軸集成的機(jī)械手）與各種系統(tǒng)設(shè)備組成。因?yàn)楹附佑脵C(jī)器人一般只能上下工件，比較精細(xì)的焊接工作還需要其他系統(tǒng)的配合。相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)備包括焊接系統(tǒng)、弧焊軟件控制系統(tǒng)、工件裝夾變位系統(tǒng)、高效除塵系統(tǒng)等。目前工業(yè)機(jī)械行業(yè)中使用的機(jī)器人（如ABB，KUKA，REIS，ARCMAN等）大多是由國內(nèi)供應(yīng)商采購的國外品牌機(jī)器人，我國主要自主開發(fā)焊接變位機(jī)、夾具等鋼結(jié)構(gòu)。

焊接專機(jī)作為另一種自動(dòng)化焊接技術(shù)更受到焊工的青睞，因?yàn)楹附訉C(jī)與機(jī)器人焊接工作站相比，其價(jià)格更低、保養(yǎng)更加容易、操作簡便實(shí)用。焊接專機(jī)專門為特定的工件和一定形狀的焊接接頭設(shè)計(jì)的，在焊接過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化不需要焊槍來回?cái)[動(dòng)。

對(duì)于要求不高的焊縫結(jié)構(gòu)（如形式單一的長直焊縫），要實(shí)現(xiàn)專機(jī)的功能需要焊接系統(tǒng)與直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組合起來。有的工件在焊接過程中對(duì)工作環(huán)境要求很高或需要變位，則為了保證焊縫質(zhì)，需要為焊接專機(jī)搭配變位機(jī)等系統(tǒng)設(shè)備。

（三）高強(qiáng)鋼焊接工藝應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

為保證機(jī)械結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量，焊接接頭的性能必須與母材相匹配，否則會(huì)成為薄弱部位。這就要求與低合金高強(qiáng)鋼相匹配的焊接材料在性能上應(yīng)與高強(qiáng)鋼性能一致。依托鋼鐵冶金技術(shù)的進(jìn)步，低合金高強(qiáng)鋼性能上實(shí)現(xiàn)了潔凈化、強(qiáng)韌化，則焊接材料的性能也必須實(shí)現(xiàn)潔凈化和強(qiáng)韌化。我們?cè)谶M(jìn)行高強(qiáng)鋼焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在接頭強(qiáng)度和伸長率符合規(guī)定的情況下接頭發(fā)生脆斷往往是由于韌性不足導(dǎo)致的。主要原因就是高強(qiáng)鋼的強(qiáng)度>800MPa，在焊接時(shí)焊縫金屬強(qiáng)韌性與母材匹配困難。且由于高強(qiáng)鋼強(qiáng)度較大，這種現(xiàn)象調(diào)節(jié)比較困難，不像調(diào)質(zhì)鋼（強(qiáng)度在400MPa左右）要獲得理想的強(qiáng)韌性只需使焊縫組織獲得細(xì)小的針狀鐵素體即可。

以起重機(jī)產(chǎn)品為例，其焊接工藝存在局限性，即采用的鋼板強(qiáng)度>1100MPa而與之匹配的焊絲強(qiáng)度則在1000MPa左右。高強(qiáng)鋼激光焊接工藝的熱源是連續(xù)或脈沖激光束，它可以直接融化待焊母材。這種焊接工藝突破母材與焊接材料強(qiáng)度不匹配的局限性，國外工程機(jī)械企業(yè)已對(duì)其開展研究，待工藝成熟就可廣泛應(yīng)用在高強(qiáng)鋼焊接中。傳統(tǒng)焊接技術(shù)是采用焊接材料過渡金屬元素，激光焊接省略這一復(fù)雜過程，而是用激光束融化母材，再用熔融金屬填充“激光束小孔”以此形成焊縫，提高了焊接速度。

四、結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)焊接在某項(xiàng)工程中屬于基礎(chǔ)程序，鋼結(jié)構(gòu)焊接的工藝質(zhì)量關(guān)系到工程的總體質(zhì)量。工藝質(zhì)量較高的鋼結(jié)構(gòu)焊接從整體上提高工程質(zhì)量，相反，如果從最基礎(chǔ)的鋼結(jié)構(gòu)焊接開始質(zhì)量不過關(guān)，就會(huì)影響工程總體質(zhì)量，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致更大的危險(xiǎn)和傷害?？偠灾瑸榱吮ＷC鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量，應(yīng)對(duì)焊接的外形尺寸、焊接位置、焊接工藝等進(jìn)行全面控制，避免出現(xiàn)焊接變形、焊接缺陷等情況的發(fā)生。對(duì)焊工人員進(jìn)行培訓(xùn)工作，提高焊工人員的專業(yè)技能和素養(yǎng)，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)不斷地應(yīng)用。

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