1月13日，哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司(簡稱哈電電機)對外發布，哈電電機成功攻克機器人窄間隙氣保焊生產應用難題，首次實現發電設備大型關鍵部件機器人焊接，標誌著此項技術已經達到行業先進水平。
焊接困難——堪比千米走鋼絲
據介紹，哈電電機通過應用先進、高效、智能的機器人窄間隙氣保焊技術，成功完成大型混流座環固定導葉與環板焊接。經檢驗，焊縫UT（超聲檢測）探傷一次性合格；相比常規焊接方式，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後，在智能製造領域實現的又一重大關鍵性突破。
焊接本身是一個伴隨著材料熱塑性、熱物理性能等變化的複雜過程，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，都會對焊接結果產生影響。在機器人焊接技術生產應用的過程中，如何摸索出一套匹配度優異的參數尤為困難，這就像演員在鋼絲上始終保持平衡而不掉落，需要技巧、經驗與鍥而不捨的探索。哈電電機要想實現發電設備大型關鍵部件機器人焊接技術生產應用，所面對的困難不僅僅只有這些。
由於產品空間結構複雜，焊接位置的可達性是一個關鍵制約因素。為避免碰撞幹涉，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，又會使機器人處於一個偏心矩很大的姿態，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定性和精準性。
焊量極大，不容有失。大型關鍵部件多採用150～270毫米的超厚板結構，相比於機器人焊接應用成熟的工程機械及車輛製造行業，焊量增加萬倍不止。並且，機器人焊接起弧之後沒有「回頭箭」，不存在重來的可能。
UT探傷質檢嚴，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1/4瓣有6個固定導葉，每個固定導葉有2個175毫米厚的焊口，常規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。
迎接挑戰——攻克三大技術難關
以機器人代替人工進行大型關鍵部件焊接，想要獲得穩定的焊接質量，必須攻克三大技術難題，即機器人應用技術、智能跟蹤反饋技術、窄間隙焊接技術。並且，還要將三種技術像人的手、眼、腦一樣，系統地融合到一起，最終實現在生產上的高效應用，對於哈電電機研發人員來說，這是一項前所未有的挑戰。
通過對國內外20多家機器人研發製造企業進行走訪交流和對比分析，哈電電機自主選型，成功集成了基於超窄間隙焊接智能尋位、跟蹤、反饋技術的窄間隙智慧機器人焊接工作站。
在此基礎上，研發人員不斷摸索調整坡口角度、坡口寬度值，將常規的多層多道改為窄間隙多層單道，進一步開發出窄間隙氣保焊工藝；採用狹窄間隙內導電桿帶動焊絲擺動技術，開發相互匹配的擺動距離、擺動速度、擺動停留時間等工藝參數，保證焊縫成型和側壁熔合質量；開發「焊道排布複合智能反饋輔助技術」，利用智能反饋輔助技術實時調整焊接過程，確保熔合質量，成功解決平焊、橫焊等不同焊接位置側壁熔合質量難題。
一系列的創新攻關為機器人窄間隙氣保焊的生產應用掃清了障礙，最終，混流機組座環機器人焊接質量穩定，UT探傷一次性合格。以單個焊口為例，焊接周期由常規5班次降低至2.5班次，生產效率大幅提升；焊材消耗量由常規75千克降至18千克，降本效果十分顯著。
2021年，哈電電機焊接機器人將陸續在超高水頭蓄能轉輪、大型混流機組座環、高水頭蓄能座環等大型關鍵部件焊接生產中推廣應用，並逐步擴展至水輪機、發電機其它部套。
圖為哈電電機成功完成大型混流座環固定導葉與環板焊接
圖為發電設備大型關鍵部件機器人焊接技術應用現場
圖為哈電科研人員正在研討機器人焊接技術應用難題