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哈電電機攻克發(fā)電設(shè)備大型關(guān)鍵部件機器人焊接應(yīng)用難關(guān)

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(yīng)用難題,首次實現(xiàn)發(fā)電設(shè)備大型關(guān)鍵部件機器人焊接


        通過應(yīng)用先進、高效、智能的機器人窄間隙氣保焊技術(shù),哈電電機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,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(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)的又一重大關(guān)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(fù)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(shù)生產(chǎn)應(yīng)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(shè)備大型關(guān)鍵部件機器人焊接技術(shù)生產(chǎn)應(yīng)用,所面對的困難不僅僅只有這些……

        剛?cè)岵`活精準(zhǔn)。由于產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜,焊接位置的可達性是一個關(guān)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(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),相比于機器人焊接應(yīng)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(yán),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(dǎo)葉,每個固定導(dǎo)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(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,最終實現(xiàn)在生產(chǎn)上的高效應(yīng)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(shù)的窄間隙智能機器人焊接工作站。

        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,進一步開發(fā)出窄間隙氣保焊工藝;采用狹窄間隙內(nèi)導(dǎo)電桿帶動焊絲擺動技術(shù),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(fù)合智能反饋輔助技術(shù)”,利用智能反饋輔助技術(shù)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(guān)為機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(guān)鍵部件焊接生產(chǎn)中推廣應(yīng)用,并逐步擴展至水輪機、發(fā)電機其它部套。

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