焊接機器人在電機制造行業(yè)中的發(fā)展與應(yīng)用

[摘 要]我國在2004年焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量突破1億噸，成為世界最大的焊接制造大國。作為我國發(fā)電設(shè)備制造行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，哈電機制造的產(chǎn)品的總裝機容量已經(jīng)占到了國內(nèi)總裝機容量的1/3～1/2，但是在生產(chǎn)過程中氣保焊的比重占到了95%以上，焊接的自動化率不足5%，在工業(yè)自動化迅猛發(fā)展的當(dāng)今社會，這些問題已經(jīng)成為制約企業(yè)發(fā)展的瓶頸，應(yīng)盡快解決，本文根據(jù)焊接機器人在其他制造中的應(yīng)用情況，分析焊接機器人在電機制造行業(yè)中的發(fā)展前景。

[關(guān)鍵詞]焊接機器人；電機制造；發(fā)展與應(yīng)用

中圖分類號：P755.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）25-0354-01

1.我國焊接行業(yè)的現(xiàn)狀

焊接是一種將材料永久連接，并使其具有一定力學(xué)性能的制造技術(shù)，目前我們社會生活工作中所能接觸到的產(chǎn)品，從保衛(wèi)國防幾萬噸載重的航空母艦到日常生活里僅僅數(shù)克的微電機元件，在其生產(chǎn)制造過程中都不同程度的依賴焊接制造技術(shù)。在當(dāng)今社會制造行業(yè)的各個領(lǐng)域都能看見焊接的身影，焊接制造技術(shù)水平直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量、安全性及使用壽命，對產(chǎn)品的的生產(chǎn)成本，工作效率及市場反應(yīng)速度都起到?jīng)Q定性的作用。因此，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步中焊接的作用無可替代，要發(fā)展我國的制造業(yè)，必須同步提高焊接制造技術(shù)的水平。

2.哈電機焊接生產(chǎn)與應(yīng)用現(xiàn)狀

一個企業(yè)焊接自動化程度可以反映該企業(yè)焊接技術(shù)的總體水平。以哈電機為例，在上世紀(jì)50年代初始建廠，普遍使用手工焊條焊接進(jìn)行發(fā)電機組的焊接生產(chǎn)制造，從1984年起哈電機開始逐步采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊代替手工焊條焊，邁出了從純手工焊接過渡到機械化焊接的第一步，至2017年在廠內(nèi)制造領(lǐng)域半自動氣體保護(hù)焊已全面代替原始的手工焊條焊接，而全自動的埋弧焊在哈電機內(nèi)的使用率不足5%，多用于汽發(fā)機座外皮焊接及厚板的拼焊焊接等位置較為簡單的情況，而在一些工業(yè)水平發(fā)達(dá)國家的企業(yè)中，埋弧焊的使用率一般在10%以上。而代表焊接自動化最高水平的焊接機器人在哈電機的制造領(lǐng)域剛剛處于摸索狀態(tài)。

3.我國焊接機器人的應(yīng)用情況

焊接機器人在我國制造業(yè)中的應(yīng)用開始于20世紀(jì)90年代以后，經(jīng)歷過一段時間的探索研究，目前在我國多個制造領(lǐng)域都能看見焊接機器人的身影，特別是汽車制造行業(yè)。汽車制造行業(yè)中使用的焊接機器人數(shù)量占到全部焊接機器人數(shù)量的75%以上，其余主要集中在工程機械、摩托車、鐵路車輛及鍋爐等行業(yè)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國焊接機器人的數(shù)量增加很快，在我國主要的經(jīng)濟(jì)區(qū)尤其是以汽車生產(chǎn)作為支柱產(chǎn)業(yè)的城市，往往是我國擁有焊接機器人最多的地區(qū)。

4.焊接機器人的優(yōu)點

焊接機器人是從事焊接的工業(yè)機器人，自上世紀(jì)60年代以來，隨著電子技術(shù)，計算機技術(shù)等的發(fā)展，焊接機器人技術(shù)也日益成熟，其具備以下優(yōu)點：穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，能降焊接質(zhì)量已數(shù)值的形式反映出來；焊接機器人可不間斷作業(yè)，提高勞動生產(chǎn)率；可在對人體有害的環(huán)境中工作；降低了對工人操作技術(shù)的要求；縮短了產(chǎn)品更新?lián)Q代的準(zhǔn)備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資。因此在各行各業(yè)中焊接機器人均有機會得到廣泛的應(yīng)用。

5.焊接機器人在電機制造行業(yè)中的應(yīng)用

電力是以電能作為動力的能源，它的出現(xiàn)掀起了第二次工業(yè)革命的高潮，20世紀(jì)出現(xiàn)的大規(guī)模電力系統(tǒng)是人類工程科學(xué)史最重要的成就之一，我國目前正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵階段，對能源的需求與日俱增，電力作為一種清潔能源，對我國發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。作為我國發(fā)電設(shè)備制造行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，哈電機自建廠以來為我國電力系統(tǒng)的建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)，目前在我國運行的水電機組總裝機容量的1/2，火電機組的1/3由哈電機設(shè)計制造，在保證傳統(tǒng)發(fā)電設(shè)備制造技術(shù)優(yōu)勢的同時在核電，風(fēng)電以及潮汐發(fā)電領(lǐng)域也在進(jìn)行探索。

步入21世紀(jì)以來，哈電機順應(yīng)市場形勢，在保證設(shè)計優(yōu)勢的前提下對產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)周期也提出了更高的要求，追求個戶的滿足，滿足客戶的追求并不僅僅是一句空口號，它需要哈電人在產(chǎn)品質(zhì)量上的精益求精。而焊接機器人的使用對電機制造行業(yè)來說是一次重大的變革，首先受電機產(chǎn)品自身結(jié)構(gòu)限制，一些焊縫所處位置空間狹小，例如抽水蓄能機組的轉(zhuǎn)輪葉片與上冠、下環(huán)間的焊縫，其狹長的流道焊接操作人員進(jìn)入困難，在焊接過程中極易產(chǎn)生焊接缺陷，焊接后無法保證整條焊縫的產(chǎn)品質(zhì)量，且焊接速度緩慢，對工期的影響極大，而焊接機器人手臂在操作時對空間的要求極小，在狹小的空間內(nèi)操作自如，且具備連續(xù)焊接的能力，因此既能保證焊接質(zhì)量又能滿足工期要求；再者因焊接施工人員自身技術(shù)水平高低、焊接速度不同等因素影響，需多名焊工同時施焊的大工件在焊后因焊接收縮產(chǎn)生變形不均及焊縫外觀質(zhì)量良莠不齊，焊后往往需進(jìn)行二次補焊打磨處理，而焊接機器人則因其具備可控的焊接速度，多臺機器人可同速同規(guī)范進(jìn)行焊接，焊后焊縫美觀一直，可減小機組的二次補焊，提高焊接效率；焊接過程中會產(chǎn)生硫化物等有毒氣體，長時間在該環(huán)境中施工會對操作人員的身體產(chǎn)生極大的損害，另如汽發(fā)機座等高達(dá)數(shù)米的工件也為操作者的安全造成隱患，盡管防護(hù)措施做得到位，但也不能保證萬無一失，焊接機器人的使用則無此顧慮，既能滿足焊接要求又能確保人員免受傷害；哈電機從手工焊接過渡到半自動的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊歷經(jīng)數(shù)年的更新?lián)Q代，換代周期過長也會對生產(chǎn)的順利進(jìn)行產(chǎn)生不利的影響，而焊接機器人的更新?lián)Q代周期短，對生產(chǎn)的影響不大。

6.焊接機器人的使用限制

因焊接機器人屬于人工智能產(chǎn)品，在實際的制造生產(chǎn)過程中不可避免的受到各種實際工況的限制，比如焊接機器人施焊的工作面必須是加工后的表面，且該工作面加工精度要求高，一般應(yīng)控制在0.5mm以內(nèi)，如果完全使用焊接機器人投入實際生產(chǎn)，一些不需加工即可進(jìn)行施焊作業(yè)的工件也需經(jīng)加工后方可進(jìn)行施焊，從而變相的增加生產(chǎn)制造成本，這與當(dāng)今社會綠色環(huán)保節(jié)能減排的理念有些背道而馳；再者焊接機器人的噴嘴、導(dǎo)電嘴等配件價格較高，需在焊接過程中加強維護(hù)，可有效提高元器件的使用壽命；高素質(zhì)的管理人員、技術(shù)人員和操作人員是機器人充分發(fā)揮工作效率的必要條件，因此使用焊接機器人的企業(yè)需要一支穩(wěn)定的高素質(zhì)的工作隊伍，由此也增加了人工成本。

7.總結(jié)

雖然焊接機器人有如上諸多優(yōu)點，但是在實際的生產(chǎn)工作中還不能完全取代焊工作業(yè)，但是隨著電子信息及計算機技術(shù)發(fā)展的日新月異，終有一天焊接機器人的使用限制及門檻也會降低，到時候焊接機器人將完全取代焊工也會成為現(xiàn)實，這是作為一名焊接工藝人員的期盼也是人類社會發(fā)展的必然結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 林尚揚.我國焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀與焊接技術(shù)的發(fā)展.船舶工程.2005.

作者簡介

付康（1984-06-17），男，2007年畢業(yè)于湖南大學(xué)，現(xiàn)從事水輪機、水輪發(fā)電機、汽輪發(fā)電機等大型結(jié)構(gòu)件的焊接技術(shù)工作，工程師。