“科学技术奖”一等奖项目
一、基本情况
获奖项目名称:智能高效焊接关键技术及工程应用
主要完成单位:唐山松下产业机器有限公司、中铁山桥集团有限公司、山西潇河建筑产业有限公司
主要完成人:苏立虎、李江、刘申、王帅、胡家奇、杨伟彬、郑礼刚、晋浩、王浩宇、张广海、王兴阳、范军旗、李松、李兴龙、柳国川
二、项目背景
随着焊接技术的发展,对高熔深、高熔覆、高速的焊接需求越来越多,不同行业和领域对高效焊接的需求也不尽一致,如钢结构的长直焊缝需要更快的焊接速度,工程机械的厚板V型坡口需要更多的焊丝熔覆量,煤机、钢结构行业K型坡口需要更深的熔深。工厂焊接自动化越来越普及,使用机器人、专机的焊接系统也不断增加,焊接时如果产品较为单一可进行批量化生产,如果出现小批量多品种的焊接场景,当更换焊接工件时,需要对要焊接的焊缝重新示教编程,耗费了大量的时间,在一定程度上降低了自动化焊接的生产效率。基于以上原因,为了进一步提升焊接设备的适用性和焊接品质,提高焊接效率节省工时,需要开发高熔深、高熔覆、高速的高效焊接技术及简易操作的智能免示教系统,同时开发智能云管理系统实现焊接全过程的管控。
三、创新成果
创新成果1:研发了深透弧焊接控制技术,研制了脉冲焊接电源、专用焊枪和送丝装置,实现了全熔透焊接效果,且焊后不需要清根处理。
创新成果2:发明了送丝机及焊接设备、多电源并联焊接系统和焊接脉冲方法,开发了单电源双丝焊接控制系统,实现了单丝焊接与双丝焊接的脉冲自动控制,提高了熔覆效率。
创新成果3:发明了双丝焊接控制方法,开发了双电源双丝焊接控制系统,突破了相位自动偏移控制、不同脉冲比控制和前后丝引弧控制的技术难题,提高了焊接速度、熔覆效率和焊接质量。
创新成果4:开发了智能焊接云管理系统软件,包括焊接流程管理模块和焊接机器人专用物联网模块,集成了4G、WIFI、以太网等多种通信接口,实现了焊接过程的在线管理、远程智能控制和服务。
创新成果5:开发了图纸驱动、3D视觉及VR虚拟编程等智能编程技术,作为传统示教编程的有效补充,在复杂、非标工件和多品种小批量生产场景下尤为适用。
四、推广应用
项目研究的多项关键焊接技术已经应用于香山大桥、安罗黄河大桥、舟山通道等国家重点工程项目的建设上,在装配式高层钢结构建筑中也有广泛的应用如山西省首例装配式高层钢结构建筑“晋建迎曦园”、山西省转型升级重点项目“山西建筑产业现代化潇河园区二期项目”、"山西潇河新城”等工程项目。项目共取得35项知识产权,其中授权发明专利18件,实用新型专利6件,软件著作权2项,商标1项,学术论文8篇,取得了显著的经济和社会效益,推动了行业技术进步,具有广阔的应用前景。
图1 高效双丝焊接系统
图2 智能云管理系统
图3 智能云管理系统在装配式建筑中的应用
图4 高效双丝在桥梁焊接中的应用
图5 免示教系统现场应用