焊接机器人在电机制造行业中的发展与应用

[摘 要]我国在2004年焊接结构的用钢量突破1亿吨，成为世界最大的焊接制造大国。作为我国发电设备制造行业的领军企业，哈电机制造的产品的总装机容量已经占到了国内总装机容量的1/3～1/2，但是在生产过程中气保焊的比重占到了95%以上，焊接的自动化率不足5%，在工业自动化迅猛发展的当今社会，这些问题已经成为制约企业发展的瓶颈，应尽快解决，本文根据焊接机器人在其他制造中的应用情况，分析焊接机器人在电机制造行业中的发展前景。

[关键词]焊接机器人；电机制造；发展与应用

中图分类号：P755.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0354-01

1.我国焊接行业的现状

焊接是一种将材料永久连接，并使其具有一定力学性能的制造技术，目前我们社会生活工作中所能接触到的产品，从保卫国防几万吨载重的航空母舰到日常生活里仅仅数克的微电机元件，在其生产制造过程中都不同程度的依赖焊接制造技术。在当今社会制造行业的各个领域都能看见焊接的身影，焊接制造技术水平直接影响着产品的质量、安全性及使用寿命，对产品的的生产成本，工作效率及市场反应速度都起到决定性的作用。因此，在国民经济发展和社会进步中焊接的作用无可替代，要发展我国的制造业，必须同步提高焊接制造技术的水平。

2.哈电机焊接生产与应用现状

一个企业焊接自动化程度可以反映该企业焊接技术的总体水平。以哈电机为例，在上世纪50年代初始建厂，普遍使用手工焊条焊接进行发电机组的焊接生产制造，从1984年起哈电机开始逐步采用二氧化碳气体保护焊代替手工焊条焊，迈出了从纯手工焊接过渡到机械化焊接的第一步，至2017年在厂内制造领域半自动气体保护焊已全面代替原始的手工焊条焊接，而全自动的埋弧焊在哈电机内的使用率不足5%，多用于汽发机座外皮焊接及厚板的拼焊焊接等位置较为简单的情况，而在一些工业水平发达国家的企业中，埋弧焊的使用率一般在10%以上。而代表焊接自动化最高水平的焊接机器人在哈电机的制造领域刚刚处于摸索状态。

3.我国焊接机器人的应用情况

焊接机器人在我国制造业中的应用开始于20世纪90年代以后，经历过一段时间的探索研究，目前在我国多个制造领域都能看见焊接机器人的身影，特别是汽车制造行业。汽车制造行业中使用的焊接机器人数量占到全部焊接机器人数量的75%以上，其余主要集中在工程机械、摩托车、铁路车辆及锅炉等行业。进入21世纪以来，我国焊接机器人的数量增加很快，在我国主要的经济区尤其是以汽车生产作为支柱产业的城市，往往是我国拥有焊接机器人最多的地区。

4.焊接机器人的优点

焊接机器人是从事焊接的工业机器人，自上世纪60年代以来，随着电子技术，计算机技术等的发展，焊接机器人技术也日益成熟，其具备以下优点：稳定和提高焊接质量，能降焊接质量已数值的形式反映出来；焊接机器人可不间断作业，提高劳动生产率；可在对人体有害的环境中工作；降低了对工人操作技术的要求；缩短了产品更新换代的准备周期，减少相应的设备投资。因此在各行各业中焊接机器人均有机会得到广泛的应用。

5.焊接机器人在电机制造行业中的应用

电力是以电能作为动力的能源，它的出现掀起了第二次工业革命的高潮，20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史最重要的成就之一，我国目前正处于经济发展的关键阶段，对能源的需求与日俱增，电力作为一种清洁能源，对我国发展起到了至关重要的作用。作为我国发电设备制造行业的领军企业，哈电机自建厂以来为我国电力系统的建设做出了巨大的贡献，目前在我国运行的水电机组总装机容量的1/2，火电机组的1/3由哈电机设计制造，在保证传统发电设备制造技术优势的同时在核电，风电以及潮汐发电领域也在进行探索。

步入21世纪以来，哈电机顺应市场形势，在保证设计优势的前提下对产品质量及生产周期也提出了更高的要求，追求个户的满足，满足客户的追求并不仅仅是一句空口号，它需要哈电人在产品质量上的精益求精。而焊接机器人的使用对电机制造行业来说是一次重大的变革，首先受电机产品自身结构限制，一些焊缝所处位置空间狭小，例如抽水蓄能机组的转轮叶片与上冠、下环间的焊缝，其狭长的流道焊接操作人员进入困难，在焊接过程中极易产生焊接缺陷，焊接后无法保证整条焊缝的产品质量，且焊接速度缓慢，对工期的影响极大，而焊接机器人手臂在操作时对空间的要求极小，在狭小的空间内操作自如，且具备连续焊接的能力，因此既能保证焊接质量又能满足工期要求；再者因焊接施工人员自身技术水平高低、焊接速度不同等因素影响，需多名焊工同时施焊的大工件在焊后因焊接收缩产生变形不均及焊缝外观质量良莠不齐，焊后往往需进行二次补焊打磨处理，而焊接机器人则因其具备可控的焊接速度，多台机器人可同速同规范进行焊接，焊后焊缝美观一直，可减小机组的二次补焊，提高焊接效率；焊接过程中会产生硫化物等有毒气体，长时间在该环境中施工会对操作人员的身体产生极大的损害，另如汽发机座等高达数米的工件也为操作者的安全造成隐患，尽管防护措施做得到位，但也不能保证万无一失，焊接机器人的使用则无此顾虑，既能满足焊接要求又能确保人员免受伤害；哈电机从手工焊接过渡到半自动的二氧化碳气体保护焊历经数年的更新换代，换代周期过长也会对生产的顺利进行产生不利的影响，而焊接机器人的更新换代周期短，对生产的影响不大。

6.焊接机器人的使用限制

因焊接机器人属于人工智能产品，在实际的制造生产过程中不可避免的受到各种实际工况的限制，比如焊接机器人施焊的工作面必须是加工后的表面，且该工作面加工精度要求高，一般应控制在0.5mm以内，如果完全使用焊接机器人投入实际生产，一些不需加工即可进行施焊作业的工件也需经加工后方可进行施焊，从而变相的增加生产制造成本，这与当今社会绿色环保节能减排的理念有些背道而驰；再者焊接机器人的喷嘴、导电嘴等配件價格较高，需在焊接过程中加强维护，可有效提高元器件的使用寿命；高素质的管理人员、技术人员和操作人员是机器人充分发挥工作效率的必要条件，因此使用焊接机器人的企业需要一支稳定的高素质的工作队伍，由此也增加了人工成本。

7.总结

虽然焊接机器人有如上诸多优点，但是在实际的生产工作中还不能完全取代焊工作业，但是随着电子信息及计算机技术发展的日新月异，终有一天焊接机器人的使用限制及门槛也会降低，到时候焊接机器人将完全取代焊工也会成为现实，这是作为一名焊接工艺人员的期盼也是人类社会发展的必然结果。

参考文献

[1] 林尚扬.我国焊接生产现状与焊接技术的发展.船舶工程.2005.

作者简介

付康（1984-06-17），男，2007年毕业于湖南大学，现从事水轮机、水轮发电机、汽轮发电机等大型结构件的焊接技术工作，工程师。