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中国电力报:大型关键部件焊接制造技术“再下一城”

哈电电机智能机器人首次实现转轮焊接制造
来源: 中国电力报 浏览次数:361 发布时间:2021-04-08

近日,哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司(简称“哈电电机”)在智能制造领域又向前迈出坚实一步,由哈电电机开发的智能机器人首次实现了抽水蓄能机组转轮的窄间隙焊接制造,焊缝一次探伤符合标准要求,成功实现了“零返修”。这是哈电电机继1月份首次实现水轮机座环固定导叶机器人焊接后,在发电设备大型关键部件焊接制造技术上取得的又一次里程碑式的突破。


打破传统实现高质量焊接


转轮被称为水轮机的“心脏”,其制造质量至关重要,直接影响到整台机组的水力性能及使用寿命。传统的焊接制造方法需要将产品加热到100摄氏度,焊工在炙热的烘烤下手工进行焊接作业,实现高质量焊接难度大,有时还会存在一定程度的返修。另外,转轮狭长的流道、超厚的母材对焊接可达性也提出了不小的挑战。同时,转轮制造过程中庞大的焊接量加上手工焊传统的V型坡口形式都让焊接变形很难控制,想要高质量地造出这颗“心脏”并不容易。

针对上述难点,哈电电机技术人员通过对20多家国内外机器人研发制造企业的走访交流和对比分析,结合转轮制造特点和难点,自主选型集成了机器人窄间隙气体保护焊接系统。首次使用机器人焊接的转轮,焊接坡口窄而深,仅凭肉眼很难观察到焊接坡口底部,电流、电压等各项参数的匹配尤为重要,稍有偏差就容易引发重大质量问题。在经过几十块试板和3个大型模拟件的工艺技术攻关后,技术人员得到了成熟的转轮焊接工艺技术,并将其成功应用到了转轮焊接制造中。

在整个机器人窄间隙焊接技术开发过程中,为了使引进的智能化焊接系统更贴合转轮焊接的特殊过程,技术人员大胆创新,自主对现有焊接枪体进行了适应性改造,优化保护气体流道;还对控制软件进行了二次开发,优化焊枪电机运行控制,让智能化焊接系统更好地适应不同的操作环境,并为将来的远程遥控焊接打下了良好的基础。


智能机器人焊接提质增效明显


应用机器人窄间隙技术进行转轮焊接制造能够大幅降低焊材使用量,相比传统手工焊接节约60%左右,相比埋弧焊节约40%左右;在生产效率方面,机器人窄间隙技术优势明显,焊接效率约为单个焊工的两倍;在产品质量方面,机器人窄间隙技术能够有效控制焊接变形,焊缝一次探伤完全满足标准要求,做到了“零返修”,相比于传统手工焊接,质量稳定性得到了大幅提升。

早在今年1月8日,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。通过应用先进、高效、智能的机器人窄间隙气保焊技术,哈电电机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%。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。

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。通过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。

接下来,智能焊接机器人还将陆续在大型混流机组座环、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、发电机其他部套。


作者:于海江 夏曰滨 徐睦忠

编辑:高慧君

校对:王安琪


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