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哈電電機(jī)攻克發(fā)電設(shè)備大型關(guān)鍵部件機(jī)器人焊接應(yīng)用難關(guān)
來(lái)源：哈爾濱電氣集團(tuán)有限公司
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發(fā)布時(shí)間：2021-01-13
1月8日，哈電集團(tuán)電機(jī)公司成功攻克機(jī)器人窄間隙氣保焊生產(chǎn)應(yīng)用難題，首次實(shí)現(xiàn)發(fā)電設(shè)備大型關(guān)鍵部件機(jī)器人焊接。
通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)、高效、智能的機(jī)器人窄間隙氣保焊技術(shù)，哈電電機(jī)成功完成大型混流座環(huán)固定導(dǎo)葉與環(huán)板焊接。經(jīng)檢驗(yàn)，焊縫UT（超聲檢測(cè)）探傷一次性合格；相比常規(guī)焊接方式，單個(gè)焊口焊材消耗量下降76%，焊接周期減少50%。這是哈電電機(jī)成功攻克有色金屬自動(dòng)堆焊、軸瓦巴氏合金全自動(dòng)生產(chǎn)后，在智能制造領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的又一重大關(guān)鍵勝利。
焊接本身是一個(gè)伴隨著材料熱塑性、熱物理性能等變化的復(fù)雜過(guò)程，焊接過(guò)程的電流、電壓、焊接速度、擺動(dòng)頻率、停留時(shí)間等每一個(gè)參數(shù)，都會(huì)對(duì)焊接結(jié)果產(chǎn)生影響。在機(jī)器人焊接技術(shù)生產(chǎn)應(yīng)用的過(guò)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(yàn)與鍥而不舍的探索。哈電電機(jī)要想實(shí)現(xiàn)發(fā)電設(shè)備大型關(guān)鍵部件機(jī)器人焊接技術(shù)生產(chǎn)應(yīng)用，所面對(duì)的困難不僅僅只有這些……
剛?cè)岵?jì)，靈活精準(zhǔn)。由于產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊接位置的可達(dá)性是一個(gè)關(guān)鍵制約因素。為避免碰撞干涉，機(jī)器人必須具有良好的柔韌性，能夠像手臂一樣到達(dá)各種“犄角旮旯”。但有些極限位置，又會(huì)使機(jī)器人處于一個(gè)偏心矩很大的姿態(tài)，就像一條長(zhǎng)長(zhǎng)的懸臂，因此，機(jī)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(zhǔn)性。
焊量極大，不容有失。大型關(guān)鍵部件多采用150～270毫米的超厚板結(jié)構(gòu)，相比于機(jī)器人焊接應(yīng)用成熟的工程機(jī)械及車輛制造行業(yè)，焊量增加萬(wàn)倍不止。并且，機(jī)器人焊接起弧之后沒(méi)有“回頭箭”，不存在重來(lái)的可能。
UT探傷質(zhì)檢嚴(yán)，容不得半點(diǎn)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(gè)固定導(dǎo)葉，每個(gè)固定導(dǎo)葉有2個(gè)175毫米厚的焊口，常規(guī)工藝下每個(gè)焊口需要焊接約90個(gè)單道焊縫，只有全部單道焊縫均無(wú)缺陷，才能確保單個(gè)焊口UT探傷合格，難度可見(jiàn)一斑。
以機(jī)器人代替人工進(jìn)行大型關(guān)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(shù)難題，即機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)、智能跟蹤反饋技術(shù)、窄間隙焊接技術(shù)。并且，還要將三種技術(shù)像人的手、眼、腦一樣，系統(tǒng)地融合到一起，最終實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)上的高效應(yīng)用，對(duì)于哈電電機(jī)研發(fā)人員來(lái)說(shuō)，這是一項(xiàng)前所未有的挑戰(zhàn)。
通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外20多家機(jī)器人研發(fā)制造企業(yè)進(jìn)行走訪交流和對(duì)比分析，哈電電機(jī)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(shù)的窄間隙智能機(jī)器人焊接工作站。
在此基礎(chǔ)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(jìn)一步開(kāi)發(fā)出窄間隙氣保焊工藝；采用狹窄間隙內(nèi)導(dǎo)電桿帶動(dòng)焊絲擺動(dòng)技術(shù)，開(kāi)發(fā)相互匹配的擺動(dòng)距離、擺動(dòng)速度、擺動(dòng)停留時(shí)間等工藝參數(shù)，保證焊縫成型和側(cè)壁熔合質(zhì)量；開(kāi)發(fā)“焊道排布復(fù)合智能反饋輔助技術(shù)”，利用智能反饋輔助技術(shù)實(shí)時(shí)調(diào)整焊接過(guò)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(guān)為機(jī)器人窄間隙氣保焊的生產(chǎn)應(yīng)用掃清了障礙，最終，混流機(jī)組座環(huán)機(jī)器人焊接質(zhì)量穩(wěn)定，UT探傷一次性合格。以單個(gè)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(lái)，哈電電機(jī)將守住攻堅(jiān)成果，做好鞏固拓展同提質(zhì)增效的有效銜接，2021年，焊接機(jī)器人還將陸續(xù)在超高水頭蓄能轉(zhuǎn)輪、大型混流機(jī)組座環(huán)、高水頭蓄能座環(huán)等大型關(guān)鍵部件焊接生產(chǎn)中推廣應(yīng)用，并逐步擴(kuò)展至水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)其它部套。