**，U形肋板單元自動組裝定位焊。橋面板單元是決定橋梁壽命的關(guān)鍵部件， U形肋與橋面板之間角焊縫直接承受車輪荷載，易疲勞破壞，影響橋梁安全和壽命。橋面板單元U形肋角焊縫采用單面焊接，熔深要求達(dá)到U形肋厚度的80%以上，即8mm厚U形肋焊縫熔透深度≥6.4mm，且不得焊漏，即達(dá)到“透而不漏”的效果。U形肋的組裝精度是保證U形肋角焊縫焊接質(zhì)量的前提，為此研發(fā)了U形肋板單元自動組裝定位機(jī)床（見圖4），它集自動行走、打磨、除塵、定位、壓緊和機(jī)器人定位焊于一體，安全環(huán)保，極大地提高了組裝效率、組裝精度和定位焊縫質(zhì)量，確保U形肋與橋面板組裝間隙控制在≤0.5mm。

第二，板單元焊接機(jī)器人。橋梁結(jié)構(gòu)件質(zhì)量至關(guān)重要，而影響橋梁結(jié)構(gòu)件質(zhì)量的*重要因素就是焊縫的質(zhì)量，尤其是頂板單元U形肋角焊縫，要求熔透深度達(dá)到板厚的80%以上，且不能焊漏，還要有良好的外觀質(zhì)量。為了保證焊接質(zhì)量，研發(fā)了板單元焊接機(jī)器人配合反變形翻轉(zhuǎn)胎架焊接U形肋角焊縫的焊接工藝（見圖5）。通過大量的焊接試驗確定了雙道的焊接工藝，即第1道采用小電流打底，機(jī)器人接觸傳感和電弧跟蹤的功能可以保證U形肋角焊縫的熔透深度；第2道采用大電流蓋面，船位焊接獲得優(yōu)良的外觀成形，提高了焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。通過疲勞試驗對比，采用機(jī)器人焊接的角焊縫較傳統(tǒng)跟蹤器焊接的角焊縫抗疲勞性能優(yōu)勢明顯，抗疲勞強(qiáng)度提高40MPa，有效提高了板單元的抗疲勞性能。此外，反變形技術(shù)減小了板單元的焊接變形，節(jié)省了焊后修整的人力、物力，提高了生產(chǎn)效率。

第三，橫隔板單元焊接機(jī)器人。根據(jù)港珠澳大橋橫隔板的結(jié)構(gòu)特點，采用門式多頭自動化焊接系統(tǒng)實現(xiàn)焊接，每套自動焊機(jī)具有兩個機(jī)械手，分別固定在可以旋轉(zhuǎn)的托盤上，托盤可以在門架橫梁上左右移動，門架在伺服電動機(jī)的驅(qū)動下可以在縱向軌道上行走（見圖6）。兩個機(jī)械手不僅能夠?qū)崿F(xiàn)板肋兩側(cè)角焊縫同時施焊，有效減小焊接變形，還能夠通過程序設(shè)置，實現(xiàn)板肋端部自動連續(xù)包角焊接，保證了焊接質(zhì)量，提高了焊縫的疲勞等級。

4橋梁鋼結(jié)構(gòu)自動化焊接對焊接材料的需求

橋梁鋼結(jié)構(gòu)自動化焊接需要高品質(zhì)的焊材，焊絲應(yīng)具有良好的工藝性能，保證連續(xù)、穩(wěn)定地送絲。應(yīng)采用桶裝焊絲，且保證焊絲纏繞不發(fā)生扭曲，焊接時焊絲對正性好，保證焊縫外觀成形均勻一致，防止產(chǎn)生“蛇形”焊縫、氣孔等缺陷。還要求焊絲熔敷效率高、飛濺小、容易脫渣。

隨著橋梁鋼性能指標(biāo)的提高，鋼橋制造對焊接接頭的標(biāo)準(zhǔn)提出很高要求，焊縫金屬強(qiáng)度不低于母材標(biāo)準(zhǔn)值，并且對焊縫超強(qiáng)還有限制，如對接焊縫超強(qiáng)不超過母材100MPa，角接焊縫超強(qiáng)不超過母材120MPa，甚至規(guī)定Q420qE鋼板的焊縫屈強(qiáng)比≤0.9。在韌性方面，對Q370qE、Q420qE、Q500qE鋼板的焊材，要求-40℃沖擊吸收能量分別≥41J、47J和54J，韌性標(biāo)準(zhǔn)要求高。因此需要研發(fā)與橋梁鋼強(qiáng)度匹配、高韌性、低氫型，且適用于自動化焊接的焊接材料。另外，隨著耐候橋梁鋼的推廣應(yīng)用，具有耐候、耐腐蝕等特殊性能要求的橋梁用耐候鋼焊接材料也亟待研發(fā)。

5橋梁鋼結(jié)構(gòu)自動化焊接技術(shù)的未來發(fā)展

目前橋梁鋼結(jié)構(gòu)廠內(nèi)板單元生產(chǎn)已經(jīng)能夠采用機(jī)器人自動化焊接，提高了焊接質(zhì)量和焊接效率，取得了良好的應(yīng)用效果。鋼箱梁整體拼裝時的板單元間對接焊縫、節(jié)段間斜底板對接焊縫、腹板立位對接焊縫以及鋼錨箱焊接時的熔透角焊縫等數(shù)量多，焊縫質(zhì)量要求高，焊接難度大。采用傳統(tǒng)的手工氣體保護(hù)半自動焊方法，效率低，質(zhì)量穩(wěn)定性較差，且受現(xiàn)場條件限制，無法采用大型的焊接機(jī)器人作業(yè)，需要研究便攜的小型焊接機(jī)器人焊接。另外，我們還需要針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋼桁梁弦桿箱型桿件，研發(fā)隔板角焊縫、橫梁接頭板角焊縫、腹桿接頭板角焊縫等焊接機(jī)器人。

6結(jié)束語

對于鋼橋結(jié)構(gòu)生產(chǎn)來說，自動化焊接技術(shù)的應(yīng)用對提高生產(chǎn)效率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、提高橋梁的使用壽命、保證安全環(huán)保等方面都有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，不僅可以提升我國鋼橋梁制造工藝整體水平，還可以帶動相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。為此，橋梁鋼結(jié)構(gòu)焊接自動化技術(shù)具有十分廣闊的應(yīng)用前景。