日前,POLYSOUDE两套驱动机构管座J形坡口机器人焊接系统正式交付国内某大型核电容器制造厂。该设备用于核岛主设备压力容器顶盖核燃料控制棒(CRDM)管座与封头的J形接头镍基合金焊接,实现了机器人与窄间隙焊枪的结合应用,并使用离线编程、激光定位和跟踪校正系统,可满足每24小时焊接4个头以上的焊接效率,解决了全球核电应用领域的焊接难题。
焊接工艺特点:
1. Polysoude公司大量焊接实验表明,在镍基合金窄间隙全位置焊接应用中采用控制线能量的爬坡焊工艺能有效防止高温失塑裂纹(简称DDC)的产生,在本焊接应用中采用焊枪配备一套送丝机构,机器人控制焊枪可自动翻转180度分别用于两个上坡焊接。单层双道两侧爬坡焊,左右双道在接管两侧依次焊接以减小变形(先焊接管侧焊道),每道均从管件下方坡口一侧起弧进行上坡焊接(从6点左右起弧焊至12点位置),搭接位置前后相互交错变位,如此反复进行焊接。
2. 焊接时采用钨极角度偏置焊接,钨极偏转角度后对向侧壁,左侧焊道焊接时对向左侧保证左侧侧壁熔合良好,右侧焊道焊接时保证右侧熔合良好,左右焊道相互上下搭接约1/3焊缝宽度保证焊道平整。
3. 采用IGM离线编程系统,根据工件图纸在系统内建立工件的等比例3D模型,并在系统内完成离线示教编程,编程时间与产品焊接时间不冲突,每组管座的离线编程时间约为2.5h。
将离线编程程序导入机器人控制系统,产品定位后根据机器人激光定位校正程序中工件坐标与实际产品位置相一致,选取管座和与之相应程序开始焊接。
焊接时每个焊道焊接完成后,激光定位系统将监测CRDM管的位置,计算出变形量,在下道焊道焊接时系统将自动对焊枪形态和轨迹做出调整。如变形量超标,可通过调节管子两侧焊缝焊接顺序或在收缩变形相反位置自熔焊接使管座反变形,以减小总体变形量,提高焊接质量,确保整个焊接过程的稳定性,而不需要重新示教编程。
4. 采用多管座同时穿插焊接。产品坐标校正后,机器人在每个固定位置可同时焊接至少4个CRDM焊管,且可在不同焊管间根据实际需要同时穿插焊接、任意暂停和重新启动而无需重新定位,使整个焊接过程保持连续进行而不受温度控制、缺陷清理、检验等操作的影响,大大提高了整体工作效率,缩短生产周期。
机器人系统的灵活性和可扩展性:
机器人数控系统采用IGM标准6轴焊接机器人和具有水平移动,横梁小车横向移动,垂直滑块上下移动三个线性坐标轴的精密数控龙门架操作机,配合强大的离线编程和示教编程功能、激光定位校正功能,使其具有极高的灵活性和可扩展性,可示教编程和离线编程控制焊枪位置和角度设置,满足各种常规和特殊焊接坡口需要,配合适当焊枪可完成如堆焊、热丝窄间隙对接、管板和其它复杂任意空间轨迹等应用的焊接。