自2004年以来，美国对用于建筑、发电厂、石化设施、桥梁和其他项目的结构钢的需求增长了25%，为结构钢行业提供了更多的市场机会。
在面临其他挑战的同时，比如熟练劳动力短缺、材料和能源成本上升，制造商们正在寻找能使他们在利用这种增长中获得竞争优势的技术和工艺。这包括追求焊接生产率的提高，利用结合设备、耗材、先进焊接工艺和自动化的机会。
柔性自动化(机器人)为钢结构行业提供了许多好处——提高质量、生产力和制造灵活性——因此，它正变得越来越受欢迎。
自动化提高了生产成本的可预测性
对于结构钢行业来说，机器人自动化可以增加实际成本的可预测性。机器人提供了确保精确度和可重复性以及严格控制程序的手段。在与重型定位设备结合使用时，它们通常还可以改善零件的可达性。
虽然在手工工艺中过度焊接是常见的，但机器人可以通过编程和资质来提供具有成本效益的、可重复的过程，以匹配正确的焊接尺寸与负载。
对于大型加工来说，手工定位时间是一个障碍，设计人员通常会提供单面斜角而不是双斜角，以避免浪费劳动力的定位时间。这实际上使相同有效喉道的焊接金属量翻倍。机器人自动化允许更大的工件自动定位，更容易接近，减少焊接时间，从而提高减少和控制收缩应力的能力。
机器人脉冲喷涂工艺，具有优良的焊接融合特性和低氢焊缝沉积
历史上，气体金属电弧焊(GMAW)一直与结构钢行业的不完全熔合缺陷联系在一起。脉冲喷雾金属转移(GMAW-P)利用了轴向喷雾金属转移的高能量，并将高能量(峰值)电流与低能量(背景)电流交替使用。GMAW-P波形的许多方面都可以控制，脉冲能量的好处是它产生了优良的焊接融合特性，并大大减少了热输入。脉冲的动力学也允许GMAW-P用于错位焊接。错位焊接，加上较低的热输入，有助于实现较低的稀释率，优良的焊缝金属力学性能和提高夏比冲击测试值。
当氢引起的焊缝开裂是一个问题时，GMAW-P的低氢焊缝沉积(<5 mL H(2) / 100克)也是一个很好的选择。
GMAW-P通常为固体或金属芯电极提供更高效率的金属转移(98%)。相比之下，GMAW-P工艺较低的热输入可以导致较低的焊接烟尘产生，有助于满足EPA和OSHA标准。
同步串联MIG过程提高生产力
双线同步串联MIG工艺在自动弧焊应用中作为一种提高产量的手段继续得到普及。该工艺遵循早期工业趋势，通过开发双丝工艺来降低焊接成本，提高生产率。多丝焊接的早期发展集中在埋弧工艺上。大功率逆变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。
自20世纪90年代初推出串联米格机以来，估计全球双线系统的安装基础已增长到超过1500套。为了在尽可能短的时间内沉积尽可能多的金属，从而提高生产率和降低成本，大多数系统已经取代了单线工艺，而单线工艺已被推到可用操作范围的极端高端。同步串联MIG扩展了焊接生产力范围超出了传统单丝工艺所能达到的范围。
同步串联MIG工艺采用两个电隔离的焊丝电极，在焊接方向上，一个在另一个的后面。第一电极称为引极，第二电极称为引极。两根导线之间的间距通常小于3/4 "，以便两个焊接弧都传递到一个共同的焊坑。引线的作用是产生大部分的底板穿透，而尾线的作用是控制焊缝水坑，使焊缝轮廓、边缘湿润，并增加焊缝金属沉积率。
与传统的单线工艺相比，同步串联MIG工艺平均可以提高30-80%的沉积潜力
由于具有较高的成本效益，包括沉积速率更高、传输速度更快、热量输入更低和变形更小等原因，同步串联GMAW在海上工业的梁制造中得到了广泛的应用。较低的氢沉积使它成为高强度低合金或热机械控制加工(TMCP)型钢的首选。它的使用完全渗透型焊接和连接腹板到法兰消除了需要的反刨操作。
指定的系统组件取决于自动化水平。自动侧梁输送，拖拉机，侧车和焊接bug都涉及其中。在某些情况下，使用自动焊接机器人是可行的，它可以跟踪和焊接腹板到法兰的连接，用于梁的制作。
交流/直流埋弧生产率优势应用于机器人/自动化
结合了交流和直流SAW焊接优点的埋弧焊(SAW)直到几年前才成为可能。该技术现在越来越多地应用于结构钢自动化应用中。
最新的技术提供了对正负振幅的比例的控制，以及在每个极性上花费的时间。SAW交流焊接的限制因素是从电极正极(EP)到电极负极(EN)需要太长时间。在某些结构应用中，这种滞后会导致电弧不稳定、穿透和沉积问题。AC/DC SAW通过控制振幅和频率解决了这一问题，使自动化过程能够充分利用交流电减少的电弧冲击，同时保持直流正极的穿透优势和直流负极的优势沉积速率。使用这些控制，输出波形的形状被改变，反过来焊接特性被控制。在交流/直流埋弧焊中，你可以得到最好的两个世界:直流SAW提供的速度、沉积速率和穿透性，以及交流SAW提供的抗弧吹的能力。
检查/机器人智能的趋势
视觉正在成为结构钢行业许多自动化机会中越来越重要的组成部分，近年来，视觉与机器人的集成已经变得更容易和更具有成本效益。
机器人可以使用视觉传感器“看到”零件的位置和方向，检查和验证零件装配，发现焊接前的特征，测量关节位置，检测电弧前的情况，提供实时焊缝跟踪和使用自适应参数控制用户定义的工艺参数的信号变化。激光视觉系统也通常用于多道焊接顺序管理(一些海上平台要求多达70道)，也可以用于防错。
自动化中的防错能力涉及系统在过程中防止错误或在执行进一步操作之前检测错误的能力。防止错误可以在一个过程中的每一个焊缝上执行，或监视一个过程的关键焊缝。
先进的技术设备提供生产监控
机器人越来越多地将数字技术集成到焊接设备网络中，并将数据从工厂带到商业舞台。生产监控支持任何联网电源的设置，这样就可以监视焊接数据，存储和共享文件，监视生产任务，设置焊接限制和公差，跟踪消耗品库存，记录焊机故障并通过电子邮件发送，并远程执行诊断故障排除。
结论
有许多新的机会可以利用技术来确定节省项目设计和施工成本的方法。如果您是手工焊接，考虑自动化来改进您的过程。
机器人焊接帮助ConXtech自动化结构钢施工
在2000年的秋天，Robert J. Simmons，一个在钢结构行业有30年经验的人，提出了一个使用钢力矩空间框架系统建造中高层住宅结构的概念。基于这一理念，Simmons成立了ConXtech公司，该公司在内部完成所有的制造工作，然后在施工现场通过螺栓将柱和梁组件组装到位。
与传统方法通常需要7到8个月的典型钢结构施工不同，钢弯矩空间框架系统允许ConXtech将钢结构安装时间缩短到不到两周。
ConXtech在加州海沃德的车间使用的机器人焊接系统是该公司成功的关键因素。与ConXtech早期的半自动焊接操作相比，机器人系统提供更快的移动速度、高沉积率和优质的成品焊接。
当采用半自动焊接时，将一个领片焊接到横梁上需要40分钟。因为每根钢梁都有两端，这相当于焊接每根钢梁需要1小时20分钟。使用机器人系统，电池可以在5分30秒内将接箍件焊接到两端。
横梁由A992结构钢组成，连接到A572 50级箍件上。该板要求在顶部和底部法兰上使用全熔透焊接，在梁腹板和法兰背面使用角焊。每根横梁上24英寸的全熔透焊缝分四道工序完成，而64英寸的角焊缝只需一次工序完成。过去的焊接项目包括焊接到AISC抗震规定，以及适用于FEMA 353指南。
结构承包商授予基于AC/DC埋弧技术的大峡谷空中步道工程
一条新的马蹄形栈道悬在科罗拉多河4000英尺的高空，从大峡谷西部边缘的悬崖边缘延伸65英尺。玻璃地板和侧壁保证了任何隐约恐高的人都会心悸。
在该项目于2004年开工之前，盐湖城的马克钢铁公司(Mark Steel Corp.)就知道竞争将会非常激烈，于是就竞标了制造工程。然而，钢结构和重型板车间的工程师需要加快现有埋弧装置的生产力，以满足项目紧张的时间表。Mark Steel一直在使用直流埋弧装置进行这种范围内的作业，并取得了典型的效果。犹他州最大的制造商从林肯电气公司发现了Power Wave®AC/DC 1000，了解到串联电弧设置，一个在交流，另一个在直流，可以提高他们的生产力焊接超过100万磅的天桥钢。
主马蹄形本身是由两个50级碳素钢A572箱梁构成的。根据AWS D1.1的结构焊接规范进行制造。主梁部分厚2英寸，长6英尺，宽2.5英尺。它们以40英尺的截面运输，并在现场组装。在焊接箱梁时，生产率的提高主要是通过串联埋弧线获得的。
沉积速率从单直流设置时的约28磅/小时增加到约55磅/小时，使用3/16导线在两个电弧上。事实证明，这对一些较长的焊缝(连续38至40英尺)特别有帮助。超声波检测显示，该项目的焊缝废品率低于2%。
商店的制造商通常用这种尺寸的斜角材料，每条边30度，在连接处形成一个60度的组合斜角。现在，随着渗透能力的提高，斜角已经减少到每边22.5度，形成一个45度的总楔形。这种较窄的间隙缩短了准备时间，每英寸焊缝所需的焊接金属更少。总的来说，Mark Steel的生产力提高了25-30%，消耗品成本也相应降低。使用基于逆变器的设备，该公司还实现了10-15%的电力成本降低。
大峡谷空中步道现在是世界上最高的人造建筑，由超过100万磅的钢材建造而成。它的设计可以抵御50英里外8.0级的地震。它配备了三块振动钢板，每块重达3200磅，安装在空心桥梁内，起到减震器的作用。它们上下移动，以中和行人和阵风带来的震动。位于箱梁顶部的走道本身由3英寸厚的热强化玻璃构成。