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论自动化焊接技术在结构钢焊接行业的魅力!

自从一带一路的产业战略的实施,沿线各国对建筑,电厂,石油化工设施,桥梁等建筑用钢的需求增长了25%,为钢铁行业提供了更多的市场机会。在面临各种挑战时,比如熟练的劳动力短缺和增加的材料和能源成本,各个厂家正在寻找技术和流程,使他们在利用这一方面具有竞争优势。这包括追求焊接生产率的提高,并利用组合焊接设备,先进焊接工艺和自动化的机会。越来越受欢迎的柔性化机器人焊接系统为结构钢行业也会提供许多好处:- 提高质量,生产率和制造灵活性

对于结构钢铁行业来说,机器人自动化可以提高实际成本的可预测性。 机器人提供了确保精度和可重复性的手段,并严格控制程序。 与重型定位设备相结合,它们还经常提供改进的部件可焊接性。

虽然搭接焊接在手工过程中很常见,但是机器人可以被编程和保证合格成本,以提供符合正确尺寸焊接与可重复的过程。

对于大型装配制造,手工焊过程中定位时间一个不足障碍,设计人员通常提供单侧破口而不是双边破口,以避免耗费劳力的定位时间。 这实际上使同一有效焊脚的焊缝金属量增加了一倍。 机器人自动化允许更大规模的制造自动定位,以便于设置和减少焊接时间,从而提高了减少和控制收缩应力的能力。

历史上,在结构钢行业,气体保护电弧焊(GMAW)与不完全熔合缺陷有关。 脉冲喷射过渡(GMAW-P)利用轴向喷射金属过渡的高能量,结合高能量峰值电流和低能量的基值电流交替出现,在波形上的许多特性都是可以控制的,而脉冲能量的好处是它能产生出色的焊接熔化特性,并大大减少热输入。 脉冲的特性也允许使用GMAW-P进行不定位焊接。加上较低的热量输入,有助于实现较低的稀释率,优异的焊缝金属机械性能和改善的夏比冲击试验值。

【当焊接熔池吸收了大量的氢时,则在焊缝凝固时由于氢在钢中的溶解度突然下降,使得焊缝中的氢处于过饱和状态,这时氢原子会结合形成氢分子,而氢分子不溶解于钢,会在液态熔池金属中形成气泡,焊缝凝固时若气泡的逸出速度小于焊缝的凝固速度,就会在焊缝中形成气孔;氢脆是指在室温条件下钢中的氢会使钢的塑性严重下降的现象。焊缝中的扩散氢含量越高,则氢脆现象越明显。】

近年来,同步双丝MIG工艺作为增加自动电弧焊应用生产的手段获得普及。 该工艺遵循早期的行业发展趋势,即通过开发双丝工艺来降低焊接成本,提高生产率。 多丝焊的早期发展侧重于埋弧工艺。 高功率逆变器电源的可用性使得使用GMAW和GMAW-P工艺的双丝焊接成为可能。

Tandem焊接采用两个独立的喷嘴和两个独立的电源,每个电弧有自己独立的焊接参数。而双丝焊接工艺是两个焊丝都是采用同样的焊接参数

自从20世纪90年代初引入双丝MIG以来, 大多数系统已经取代了某些工作范围的高端单丝工艺,试图通过在尽可能短的时间内沉积尽可能多的金属来提高生产率和降低成本。 同步双丝MIG使焊接生产率范围扩大并超过传统单丝工艺所能达到的水平。

同步双丝MIG工艺采用两个电气隔离的电极,前后排列在焊接方向上。 第一焊丝被称为引弧电极,第二焊丝被称为拖弧电极。 两根焊丝之间的间距通常小于20mm,这样两个焊接电弧都会传送到一个共同的焊接熔池。 引弧焊丝的作用是产生大部分的母材熔深,而拖弧焊丝则起到控制焊缝边缘的焊缝边缘润湿和增加整体焊缝金属沉积率的作用。

与传统的单丝工艺相比,双丝MIG工艺平均可以使沉积熔敷率增加30-80%

同步双丝GMAW在海洋工业领域的桁架制造中得到了广泛的应用,其中包括更高的沉积速度,更快的焊接速度,更低的热量输入和降低变形。 较低的氢沉积使其成为用于高强度低合金或热机械控制处理(TMCP)型钢的主要选择。 而且在完全熔透型焊接和将腹板连接到翼板上的使用消除了对背面刨削清根操作的需要。

随着电子技术的发展,结合了交流和直流的波形可控的埋弧焊接出现了,现在越来越多地应用于结构钢自动化应用。

传统的SAW交流焊接的限制因素是从正电极(EP)到负电极(EN)需要太长的时间。 这种滞后会在某些结构应用中引起电弧不稳定,渗透和沉积问题。

AC / DC SAW使用波形控制技术,通过控制振幅和频率解决了这个问题,使自动化过程充分利用AC所经受的电弧放电减少,同时保持直流正极的穿透优势和直流负极的有利沉积速率。 使用这些控制,输出波形的形状发生变化,进而控制焊接特性。使用户可控制熔敷率及熔深。相比传统的焊接电源,在单弧或多弧焊中,可以得到更快的焊接速度、更高质量的焊缝以及提高焊接效率。

这样,以前有的厚板为了在接合处形成60度破口焊缝,需要单边破口30度,现在具有更大的穿透能力,破口可以减少到每边22.5度,形成一个45度的破口。 这个较窄的间隙可以缩短准备时间并以磨削较少的焊接金属。 总体而言,生产率提高了25-30%,消耗品成本也相应降低。同时因为该种埋弧焊使用逆变器技术进而降低10-15%的电力成本。

视觉正在成为钢结构行业众多自动化机会中越来越重要的组成部分,近年来,机器人视觉系统的融合已经变得更容易,更具成本效益。

机器人可以使用视觉传感器来“查看”零件的位置和方向,检查和验证零件的拟合,找到焊接前的特征,测量焊点位置,检测焊丝前面发生的情况,时间缝隙跟踪和信号变化使用自适应参数控制用户定义的过程参数。激光视觉系统通常用于多路焊接序列管理(一些海上平台需要多达70次),也可用于防错。

自动化中的错误验证涉及系统在进行进一步操作之前防止工艺中的错误或检测到错误的能力。可以在焊接过程中的每个焊缝上执行防错措施,或者监视过程的关键焊缝。

利用技术来识别项目设计和施工的节约成本的方法有许多新的机会。 如果您手动焊接,请考虑自动化以改善您的工艺。

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