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

　　1月13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150～270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2个175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。