国产焊接机器人性能再突破，填补国内技术空白，成功助力高端装备

随着我国第1000台盾构机下线，我国的高端装备在核心部件国产化的发展路径上越来越顺畅。以盾构机为例，其核心部件主轴承、刀具先后都实现了完全国产化替代，并且经过实际测试，性能优越。而铸就我国盾构机等高端装备国产化进程的，除了不断提升的材料研发进程外，加工工艺的自动化、智能化也起到了关键的作用。


那么我们是如何突破制造工艺困境打造“大国重器”？又是如何逐渐实现制造工艺同时进入高端阶段的呢？下面以盾构机为例来一起探讨。


高端重型装备亟需高超焊接技术，超厚板复杂大型结构件焊接机器人系统成功助力

我国的重型机械、重型钢结构、海洋工程、冶金装备、模具制造等很多行业都亟需厚板、超厚板的焊接技术。在我国激光切割已经取得阶段性领先之后，如何将厚板焊接好，并且满足巨大产能需求的情况下，对于自动化、智能化焊接装备的需求就变得尤其重要。


被称“工程机械之王”，是集机、电、光、液、通信和控制等技术于一身的先进智能化大型工程装备。盾构机零部件均具有较大的板厚，因此通常需要使用多层多道焊接进行制造。而之前国内盾构机部件的焊接生产多采用手工药芯焊丝气体保护半自动焊接，生产效率低，是盾构机生产的瓶颈之一。因此，如何实现盾构机零部件焊接生产的自动化，成为盾构机生产制造中亟待解决的一个关键问题。


可喜的是最近有了一项填补国内技术空白的技术成功使用在盾构机生产制造环节，这款为国产盾构机提供超厚板复杂大型结构件焊接机器人系统通过了综合评价，成绩斐然。

据悉，这款由山东济南某重工公司研发的“盾构机超厚板复杂大型结构件焊接机器人系统”，具有焊接过程稳定、焊缝美观等特性，同时还建立了盾构机超厚板大型复杂结构件的焊接工艺专家系统，在此基础上，成功实现了80-100mm超厚板对接焊缝、角焊缝、T型接头的机器人柔性智能焊接。

不仅如此，针对不同工况设计的盾构机结构也不相同，部件焊接方式有着很大差异，在攻关厚板自动焊接技术后，再根据其工件较大不容易移动等特性，设计了具有运动焊接的焊接工作站。形成了以盾体固定不动，机器人灵活运动的方式设计了“C形构架移动式盾体机器人焊接工作站”。


该机器人焊接工作站是由两套机器人系统组成：每套机器人系统由C形机械结构、机器人、弧焊机以及地轨等组成。这样的机器人可以具有9个自由度，可以实现盾体（圆筒形）直缝、环缝的自动焊接。同时布置两套机器人就可以进行协调控制，构成盾体的机器人立体焊接系统。

如果说开发了满足不同焊接位置的机器人焊接工艺方案，这是为盾构机零部件的焊接自动化及智能化焊接生产打下了良好的基础。那么针对盾构机零部件种类多、结构复杂以及非标性等特点，通过总结分类，设计开发了盾构机小型零部件机器人焊接工作站以及盾体机器人焊接工作站，从而构成了盾构机零部件机器人焊接系统，则就是为我国其他高端装备制造提供了样本式的突破方案。


高端装备的制造就是不断完善的过程，厚积薄发才能形成集群效应

盾构机自动焊接系统的成功应用，大大降低工人的劳动强度，同时也统一了焊接水平，避免了焊接工艺差距和检测成本。同时研制的适用于超厚板机器人焊接的深熔焊药芯焊丝，保证了多层多道焊接质量，提高了焊接效率。该技术为盾构机大型复杂结构件的焊接提供了高效、智能、低成本的焊接技术，也未其他高端设备提供了技术平台和工艺技术积累。


短短30年，盾构机从无到有，从组装到原创性全产业链国产化研发，这是我国高端装备制造业走过的历史，也是不断积累完善的过程，只有在生产中提升，在需求中完善，我们的“大国重器”才逐渐完善，逐渐领先。

近些年来我们发展迅速，多更多工程机械、高端装备需求越来越多，每一次看似微小的进步都在助力国产化进程，在不同的层面，不同的领域的突破最终会形成集群效应，形成“组合拳”。


总结：

没有国产盾构机，可能就不会有诸如轴承、刀具、操作系统、各种传感器，以及这款焊接机器人系统的产生；没有中国高铁的高速发展，就不会有众多的工程机械的进步，千吨架桥机就没有了用武之地；没有芯片需求的日益增长，就不会有“芯”痛，更不会下定决心在全产业链的集中研发。我们研发清单的形成，一方面是众多寡头把持技术必须要突破的结果，另一方面也是日益增长的需求必然要突破的过程。脚踏实地，原始创新，终将形成全面破局。