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哈电电机攻克发电设备大型关键部件机器人焊接应用难题
文章来源 : 中国工业新闻网 发布时间 :2021年01月13日 13:33分享到:
通讯员 贾瑞燕 于玉坤 中国工业报 由庆祝

  113日,哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司(简称哈电电机)对外发布,哈电电机成功攻克机器人窄间隙气保焊生产应用难题,首次实现发电设备大型关键部件机器人焊接,标志着此项技术已经达到行业先进水平。

  焊接困难——堪比千米走钢丝

  据介绍,哈电电机通过应用先进、高效、智能的机器人窄间隙气保焊技术,成功完成大型混流座环固定导叶与环板焊接。经检验,焊缝UT(超声检测)探伤一次性合格;相比常规焊接方式,单个焊口焊材消耗量下降76%,焊接周期减少50%。这是哈电电机成功攻克有色金属自动堆焊、轴瓦巴氏合金全自动生产后,在智能制造领域实现的又一重大关键性突破。

  焊接本身是一个伴随着材料热塑性、热物理性能等变化的复杂过程,焊接过程的电流、电压、焊接速度、摆动频率、停留时间等每一个参数,都会对焊接结果产生影响。在机器人焊接技术生产应用的过程中,如何摸索出一套匹配度优异的参数尤为困难,这就像演员在钢丝上始终保持平衡而不掉落,需要技巧、经验与锲而不舍的探索。哈电电机要想实现发电设备大型关键部件机器人焊接技术生产应用,所面对的困难不仅仅只有这些。

  由于产品空间结构复杂,焊接位置的可达性是一个关键制约因素。为避免碰撞干涉,机器人必须具有良好的柔韧性,能够像手臂一样到达各种“犄角旮旯”。但有些极限位置,又会使机器人处于一个偏心矩很大的姿态,就像一条长长的悬臂,因此,机器人还必须具有很好的刚度,以确保末端焊接电弧的稳定性和精准性。

  焊量极大,不容有失。大型关键部件多采用150270毫米的超厚板结构,相比于机器人焊接应用成熟的工程机械及车辆制造行业,焊量增加万倍不止。并且,机器人焊接起弧之后没有“回头箭”,不存在重来的可能。

  UT探伤质检严,容不得半点缺陷。每一条焊道都需要保证良好的熔合,不能有未熔合、夹渣、气孔等缺陷。某大型混流式座环1/4瓣有6个固定导叶,每个固定导叶有2175毫米厚的焊口,常规工艺下每个焊口需要焊接约90个单道焊缝,只有全部单道焊缝均无缺陷,才能确保单个焊口UT探伤合格,难度可见一斑。

  迎接挑战——攻克三大技术难关

  以机器人代替人工进行大型关键部件焊接,想要获得稳定的焊接质量,必须攻克三大技术难题,即机器人应用技术、智能跟踪反馈技术、窄间隙焊接技术。并且,还要将三种技术像人的手、眼、脑一样,系统地融合到一起,最终实现在生产上的高效应用,对于哈电电机研发人员来说,这是一项前所未有的挑战。

  通过对国内外20多家机器人研发制造企业进行走访交流和对比分析,哈电电机自主选型,成功集成了基于超窄间隙焊接智能寻位、跟踪、反馈技术的窄间隙智能机器人焊接工作站。

  在此基础上,研发人员不断摸索调整坡口角度、坡口宽度值,将常规的多层多道改为窄间隙多层单道,进一步开发出窄间隙气保焊工艺;采用狭窄间隙内导电杆带动焊丝摆动技术,开发相互匹配的摆动距离、摆动速度、摆动停留时间等工艺参数,保证焊缝成型和侧壁熔合质量;开发“焊道排布复合智能反馈辅助技术”,利用智能反馈辅助技术实时调整焊接过程,确保熔合质量,成功解决平焊、横焊等不同焊接位置侧壁熔合质量难题。

  一系列的创新攻关为机器人窄间隙气保焊的生产应用扫清了障碍,最终,混流机组座环机器人焊接质量稳定,UT探伤一次性合格。以单个焊口为例,焊接周期由常规5班次降低至2.5班次,生产效率大幅提升;焊材消耗量由常规75千克降至18千克,降本效果十分显著。

  2021年,哈电电机焊接机器人将陆续在超高水头蓄能转轮、大型混流机组座环、高水头蓄能座环等大型关键部件焊接生产中推广应用,并逐步扩展至水轮机、发电机其它部套。


图为哈电电机成功完成大型混流座环固定导叶与环板焊接


图为发电设备大型关键部件机器人焊接技术应用现场


图为哈电科研人员正在研讨机器人焊接技术应用难题

编辑 : 霍悦
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