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    中國工業新聞網:哈電電機攻克發電設備大型關鍵部件機器人焊接應用難題

    來源: 中國工業新聞網 瀏覽次數:217 發布時間:2021-01-13

    通訊員 賈瑞燕 于玉坤 中國工業報 由慶祝

    1月13日,哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司(簡稱哈電電機)對外發布,哈電電機成功攻克機器人窄間隙氣保焊生產應用難題,首次實現發電設備大型關鍵部件機器人焊接,標志著此項技術已經達到行業先進水平。

    焊接困難——堪比千米走鋼絲

    據介紹,哈電電機通過應用先進、高效、智能的機器人窄間隙氣保焊技術,成功完成大型混流座環固定導葉與環板焊接。經檢驗,焊縫UT(超聲檢測)探傷一次性合格;相比常規焊接方式,單個焊口焊材消耗量下降76%,焊接周期減少50%。這是哈電電機成功攻克有色金屬自動堆焊、軸瓦巴氏合金全自動生產后,在智能制造領域實現的又一重大關鍵性突破。

    焊接本身是一個伴隨著材料熱塑性、熱物理性能等變化的復雜過程,焊接過程的電流、電壓、焊接速度、擺動頻率、停留時間等每一個參數,都會對焊接結果產生影響。在機器人焊接技術生產應用的過程中,如何摸索出一套匹配度優異的參數尤為困難,這就像演員在鋼絲上始終保持平衡而不掉落,需要技巧、經驗與鍥而不舍的探索。哈電電機要想實現發電設備大型關鍵部件機器人焊接技術生產應用,所面對的困難不僅僅只有這些。

    由于產品空間結構復雜,焊接位置的可達性是一個關鍵制約因素。為避免碰撞干涉,機器人必須具有良好的柔韌性,能夠像手臂一樣到達各種“犄角旮旯”。但有些極限位置,又會使機器人處于一個偏心矩很大的姿態,就像一條長長的懸臂,因此,機器人還必須具有很好的剛度,以確保末端焊接電弧的穩定性和精準性。

    焊量極大,不容有失。大型關鍵部件多采用150~270毫米的超厚板結構,相比于機器人焊接應用成熟的工程機械及車輛制造行業,焊量增加萬倍不止。并且,機器人焊接起弧之后沒有“回頭箭”,不存在重來的可能。

    UT探傷質檢嚴,容不得半點缺陷。每一條焊道都需要保證良好的熔合,不能有未熔合、夾渣、氣孔等缺陷。某大型混流式座環1/4瓣有6個固定導葉,每個固定導葉有2個175毫米厚的焊口,常規工藝下每個焊口需要焊接約90個單道焊縫,只有全部單道焊縫均無缺陷,才能確保單個焊口UT探傷合格,難度可見一斑。

    迎接挑戰——攻克三大技術難關

    以機器人代替人工進行大型關鍵部件焊接,想要獲得穩定的焊接質量,必須攻克三大技術難題,即機器人應用技術、智能跟蹤反饋技術、窄間隙焊接技術。并且,還要將三種技術像人的手、眼、腦一樣,系統地融合到一起,最終實現在生產上的高效應用,對于哈電電機研發人員來說,這是一項前所未有的挑戰。

    通過對國內外20多家機器人研發制造企業進行走訪交流和對比分析,哈電電機自主選型,成功集成了基于超窄間隙焊接智能尋位、跟蹤、反饋技術的窄間隙智能機器人焊接工作站。

    在此基礎上,研發人員不斷摸索調整坡口角度、坡口寬度值,將常規的多層多道改為窄間隙多層單道,進一步開發出窄間隙氣保焊工藝;采用狹窄間隙內導電桿帶動焊絲擺動技術,開發相互匹配的擺動距離、擺動速度、擺動停留時間等工藝參數,保證焊縫成型和側壁熔合質量;開發“焊道排布復合智能反饋輔助技術”,利用智能反饋輔助技術實時調整焊接過程,確保熔合質量,成功解決平焊、橫焊等不同焊接位置側壁熔合質量難題。

    一系列的創新攻關為機器人窄間隙氣保焊的生產應用掃清了障礙,最終,混流機組座環機器人焊接質量穩定,UT探傷一次性合格。以單個焊口為例,焊接周期由常規5班次降低至2.5班次,生產效率大幅提升;焊材消耗量由常規75千克降至18千克,降本效果十分顯著。

    2021年,哈電電機焊接機器人將陸續在超高水頭蓄能轉輪、大型混流機組座環、高水頭蓄能座環等大型關鍵部件焊接生產中推廣應用,并逐步擴展至水輪機、發電機其它部套。


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