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焊接機器人為什么能夠在鋼結構行業(yè)得到應用
進入2000年以后,我國國民經濟顯著增長,國力明顯增強,鋼產量大幅提高,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,鋼結構建筑在經濟發(fā)達地區(qū)逐漸增多。而人工焊接時,焊接速度、干伸長等都是變化的,因此很難做到質量的均一性。從2008年奧運會鳥巢場館、中國尊到如今的港珠澳大橋,出現了鋼結構建筑熱潮,強勁的市場需求,推動鋼結構建筑迅猛發(fā)展,建成了一大批鋼結構場館、機場、車站和高層建筑。
在鋼結構工程建設過程中,焊接是鋼結構工程制作和安裝的關鍵技術和質量控制手段,在建設工程中有著十分重要的作用。機器人焊接在鋼結構建設過程中的應用僅限于前期在車間內鋼結構部件的組裝連接,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。由于鋼結構結構形式的多樣性,加之其安裝過程多在戶外,自動化焊接程度較低,多數采用手工進行焊接。機器人焊接在鋼結構建設過程中的應用僅限于前期在車間內鋼結構部件的組裝連接,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。
由于鋼結構應用場所的重要性,因此在鋼結構生產安裝過程中對鋼結構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,在焊接前平移機器人的編程路徑,確保焊縫地熔敷在接頭上的過程。鋼結構的焊接性包含以下兩個方面的含義: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構滿足技術條件所規(guī)定的各種性能的程度,包括常規(guī)的力學性能(強度、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、高溫蠕變強度、持久強度、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的雙重壓力,對于設備的投資呈觀望狀態(tài),市場缺乏“確定性”的主基調,導致機器人需求放緩。
高工產研機器人研究所(GGII)數據顯示,2019年中國工業(yè)機器人銷量15.31萬臺,同比下滑2.11%,包括四大家族在內的大部分外資廠商增速均下滑明顯。
多關節(jié)機器人作為占比本體類型,輕小負載產品(負載≤20kg)同質化嚴重,價格競爭愈演愈烈,成為內外資工業(yè)機器人廠商較量的主戰(zhàn)場,同時也是增速下滑明顯的細分產品之一。
攪拌摩擦焊是利用摩擦熱與塑性變形熱作為焊接熱源。攪拌摩擦焊焊接過程是由一個圓柱體或其他形狀(如帶螺紋圓柱體)的攪拌針伸入工件的接縫處,通過焊頭的高速旋轉,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程中工件要剛性固定在背墊上,焊頭邊高速旋轉,邊沿工件的接縫與工件相對移動。
焊頭的突出段伸進材料內部進行摩擦和攪拌,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,同時可以起到清除表面氧化膜的作用。