浅谈钢结构施工中机械焊接技术

王传健

摘 要：在社会快速发展的新形势下，当前钢结构应用发挥来越广泛。在钢结构施工过程中，机械焊接工艺作为非常重要的一项内容，是钢结构构成完整结构不可或缺的一道工序。利用机械焊接工艺可以有效的保证钢材料 的稳定性，全面提高焊接的质量。文中从机械焊接工艺的基本原理和分类入手，分析了钢结构焊接的基本要求，并进一步对钢结构施工中机械焊接工艺进行了具体阐述。

关键词：钢结构;施工;机械焊接

引言

钢结构具有较好的经济性和实用性，而且钢结构跨度较大，更易于施工，这也使其应用范围不断扩大。在钢结构施工中，焊接工艺发挥着重要的作用。主要是通过焊接方式来将钢材组成完整的钢结构。机械焊接工艺具有自身的优势，将其在钢结构施工中进行应用，可以有效的保证钢结构的完整性，保证钢结构的安全性和稳定性。

一、机械焊接工艺的基本原理及分类

焊接技术主要是指在高温或者高压的条件下，运用诸如焊条、焊丝、焊剂等的焊接材料将母材连成一个整体的方法。其基本原理是指运用加热、加压或者加热加压的方式使钢材的局部迅速加热，实现原子间的融合。

目前的机械焊接技术的种类很多，但比较常见的是电焊、气焊、激光焊、压力焊、气保焊等种类，本文将集中介绍两种焊接技术，一个是压力焊，一个是手工电弧焊。

压力焊又可以被称为是压焊，压焊不需要像焊丝、焊条、焊渣之类的焊接填充材料，是一种固相焊。在压力焊中比较常用的方法是电阻压力焊，但基本的方法主要有两种。一个是通过加热的方式，使母件接触部分呈现塑形或者局部熔化的状态，通过加压的方式使原子结合。另一种方式是不加热的方热，只靠压力是母件塑性变形，通过这样的方式使原子结合。

手工电弧焊也被称为电焊，人们在日常生活中经常遇到的发出刺眼光芒的焊接工艺通常就是电焊。在电焊的工艺中，通常会运用到一些不同的保护焊接熔池的方法，避免出现与大气接触的现象。电焊的基本操作方法比较简单易行，因此大多的小型的钢结构的焊接都会选择这种电焊的焊接方式。

二、钢结构施工中的机械焊接工艺

钢结构的基本特性是自重轻、适应性强以及应用便利。而对钢结构的焊接工程需要对每一个步骤都十分注意和小心，严格的按照焊接的工序进行施工，保证钢结构的安全和高质量。

在钢结构的焊接的具体加工过程中，需要严格按照施工图中所标注的材料和距离，并注意提前预留出焊接的缩短量以及加工的余量。在对钢材的规定中有明文的规定：在钢材下料前，必須要对规定的钢材进行分析，经过改正和调整后的偏差值不可以超过标准的许可偏差值。这样的规定保证了钢材下料时的质量。

吊挂壁的安置需要采取焊接的方式。吊挂壁的坡度值需要根据焊接的节点进行适当的调整，在确认各项的要求准确后再进行焊接的工艺。同时，在确认靠边的吊挂壁各项指标正常后，再对另一条的吊挂壁进行安置。两条挂壁安置完毕后，准确的标出吊挂壁的最高以及最低的标高线。在对无缝钢管的焊接过程中，需要先进行焊接，再进行校正。当吊挂壁的设备完成装置以后，需要对各个连接点以及连接点的周围进行质量的检查，保证各个连接点都能够达到标准的质量规定。同时，要保证吊挂壁的挂壁竖向面的不垂直度、挂壁坡度等都符合质量标准规定。

三、焊接技术在工程机械行业中的应用发展现状探讨

（一）大型结构件拼点工装应用发展现状

目前工业机械行业的焊接工艺的研究重点是拼箱精度和焊接质量。高精度拼点工装作为一种高精度组对、便捷通用性应用的产品，在大型结构件中广泛使用。例如三维柔性工装，它取代了划线拼点作业模式。该焊接技术的理念是其采用模块化、全装配式装备，其优势是拼箱精度高且产品一致性好。传统作业模式，在移动后其重复定位精度会降低，三位柔性工装采用高精度等距销孔定位解决了这一难题。同时它还具有高通用性的特点，可以对不同尺寸的机构件进行高效、快速地换模。但是该工装对安装精度的要求很高，不仅造价昂贵而且需要定期维护保养，增加使用成本。

（二）自动化焊接技术应用发展现状

随着国内用工成本的提高，工业机械行业对焊接质量有着更高的要求，机器人自动焊接工作站应运而生。机器人自动焊接工作站由焊接用机器人（六轴集成的机械手）与各种系统设备组成。因为焊接用机器人一般只能上下工件，比较精细的焊接工作还需要其他系统的配合。相应的系统设备包括焊接系统、弧焊软件控制系统、工件装夹变位系统、高效除尘系统等。目前工业机械行业中使用的机器人（如ABB，KUKA，REIS，ARCMAN等）大多是由国内供应商采购的国外品牌机器人，我国主要自主开发焊接变位机、夹具等钢结构。

焊接专机作为另一种自动化焊接技术更受到焊工的青睐，因为焊接专机与机器人焊接工作站相比，其价格更低、保养更加容易、操作简便实用。焊接专机专门为特定的工件和一定形状的焊接接头设计的，在焊接过程中实现自动化不需要焊枪来回摆动。

对于要求不高的焊缝结构（如形式单一的长直焊缝），要实现专机的功能需要焊接系统与直线运动机构组合起来。有的工件在焊接过程中对工作环境要求很高或需要变位，则为了保证焊缝质，需要为焊接专机搭配变位机等系统设备。

（三）高强钢焊接工艺应用发展现状

为保证机械结构件的焊接质量，焊接接头的性能必须与母材相匹配，否则会成为薄弱部位。这就要求与低合金高强钢相匹配的焊接材料在性能上应与高强钢性能一致。依托钢铁冶金技术的进步，低合金高强钢性能上实现了洁净化、强韧化，则焊接材料的性能也必须实现洁净化和强韧化。我们在进行高强钢焊接工艺评定试验时发现，在接头强度和伸长率符合规定的情况下接头发生脆断往往是由于韧性不足导致的。主要原因就是高强钢的强度>800MPa，在焊接时焊缝金属强韧性与母材匹配困难。且由于高强钢强度较大，这种现象调节比较困难，不像调质钢（强度在400MPa左右）要获得理想的强韧性只需使焊缝组织获得细小的针状铁素体即可。

以起重机产品为例，其焊接工艺存在局限性，即采用的钢板强度>1100MPa而与之匹配的焊丝强度则在1000MPa左右。高强钢激光焊接工艺的热源是连续或脉冲激光束，它可以直接融化待焊母材。这种焊接工艺突破母材与焊接材料强度不匹配的局限性，国外工程机械企业已对其开展研究，待工艺成熟就可广泛应用在高强钢焊接中。传统焊接技术是采用焊接材料过渡金属元素，激光焊接省略这一复杂过程，而是用激光束融化母材，再用熔融金属填充“激光束小孔”以此形成焊缝，提高了焊接速度。

四、结束语

钢结构焊接在某项工程中属于基础程序，钢结构焊接的工艺质量关系到工程的总体质量。工艺质量较高的钢结构焊接从整体上提高工程质量，相反，如果从最基础的钢结构焊接开始质量不过关，就会影响工程总体质量，严重的会导致更大的危险和伤害。总而言之，为了保证钢结构的焊接质量，应对焊接的外形尺寸、焊接位置、焊接工艺等进行全面控制，避免出现焊接变形、焊接缺陷等情况的发生。对焊工人员进行培训工作，提高焊工人员的专业技能和素养，促进钢结构不断地应用。

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