哈電電機攻克發(fā)電設備大型關鍵部件機器人焊接應用難關
來源：哈爾濱電氣集團有限公司
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發(fā)布時間：2021-01-13
1月8日，哈電集團電機公司成功攻克機器人窄間隙氣保焊生產(chǎn)應用難題，首次實現(xiàn)發(fā)電設備大型關鍵部件機器人焊接。
通過應用先進、高效、智能的機器人窄間隙氣保焊技術，哈電電機成功完成大型混流座環(huán)固定導葉與環(huán)板焊接。經(jīng)檢驗，焊縫UT（超聲檢測）探傷一次性合格；相比常規(guī)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(chǎn)后，在智能制造領域?qū)崿F(xiàn)的又一重大關鍵勝利。
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(shù)，都會對焊接結(jié)果產(chǎn)生影響。在機器人焊接技術生產(chǎn)應用的過程中，如何摸索出一套匹配度優(yōu)異的參數(shù)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(jīng)驗與鍥而不舍的探索。哈電電機要想實現(xiàn)發(fā)電設備大型關鍵部件機器人焊接技術生產(chǎn)應用，所面對的困難不僅僅只有這些……
剛?cè)岵?，靈活精準。由于產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)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(tài)，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(wěn)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(jié)構(gòu)，相比于機器人焊接應用成熟的工程機械及車輛制造行業(yè)，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(zhì)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(huán)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(guī)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。
以機器人代替人工進行大型關鍵部件焊接，想要獲得穩(wěn)定的焊接質(zhì)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(tǒng)地融合到一起，最終實現(xiàn)在生產(chǎn)上的高效應用，對于哈電電機研發(fā)人員來說，這是一項前所未有的挑戰(zhàn)。
通過對國內(nèi)外20多家機器人研發(fā)制造企業(yè)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(fā)人員不斷摸索調(diào)整坡口角度、坡口寬度值，將常規(guī)的多層多道改為窄間隙多層單道，進一步開發(fā)出窄間隙氣保焊工藝；采用狹窄間隙內(nèi)導電桿帶動焊絲擺動技術，開發(fā)相互匹配的擺動距離、擺動速度、擺動停留時間等工藝參數(shù)，保證焊縫成型和側(cè)壁熔合質(zhì)量；開發(fā)“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(diào)整焊接過程，確保熔合質(zhì)量，成功解決平焊、橫焊等不同焊接位置側(cè)壁熔合質(zhì)量難題。
一系列的創(chuàng)新攻關為機器人窄間隙氣保焊的生產(chǎn)應用掃清了障礙，最終，混流機組座環(huán)機器人焊接質(zhì)量穩(wěn)定，UT探傷一次性合格。以單個焊口為例，焊接周期由常規(guī)5班次降低至2.5班次，生產(chǎn)效率大幅提升；焊材消耗量由常規(guī)75千克降至18千克，降本效果十分顯著。
接下來，哈電電機將守住攻堅成果，做好鞏固拓展同提質(zhì)增效的有效銜接，2021年，焊接機器人還將陸續(xù)在超高水頭蓄能轉(zhuǎn)輪、大型混流機組座環(huán)、高水頭蓄能座環(huán)等大型關鍵部件焊接生產(chǎn)中推廣應用，并逐步擴展至水輪機、發(fā)電機其它部套。