油气化工

船舶制造

轨道交通

能源电力

建筑钢构

核电工程

行业背景
焊接是石油化工装备建设安装中的主要环节,对装备的使用性能和系统安全产生直接影响。石油化工装备焊接结构种类繁多,使用条件也各有不同,工作介质一般都具有高温、高压、易燃、易爆、深冷、腐蚀等特点,对装备用钢和对应的焊接工艺均提出了较高要求。同时,常见的石油化工设备一般都规模较大,如球罐、储罐、工艺管道和运输管道等,不仅安全运行要求高,且主要在现场安装焊接,尤其是大型装备与结构件,手工焊接的技术要求与难度尤为突出. 石油化工储罐现有焊接作业方式 现有石油化工大型储罐(>2万立方及以上,正装法)的焊接采用罐壁埋弧焊、气电立焊,结合罐顶、罐底手工焊接的方式。埋弧焊采用挂车式埋弧横焊机,气电立焊采用挂壁式气电立焊的设备。中小储罐(≤2万立方及以上,倒装法)的焊接基本采用焊条手工焊。
解决方案

博清科技根据用户的不同应用需求积极与客户沟通,根据母材材质和规格、焊接位置、焊缝空间位置、焊接规范与验收标准等为客户提供大中型结构件的自动化焊接解决方案,并提供焊接工艺评定、机器人操作员、机器人操作技能培训及售后支持全系列服务。 

1.产品解决方案

a)博清科技无轨导爬行焊接机器人组成

1.产品重量:产品重量降至25kg,外形更紧凑小巧,转运难度降低

2.连接方式:左右履带与车架为柔性连接,更适应曲面(球面)爬行,最小曲率半径为3.2米

3.工业外壳:新的工业外壳设计,产品的强度、防尘等级及安全性得到大幅度提升

4.焊炬纵向调节:增加焊炬的纵向自适应调节,提高焊接精度

5.局部防风设计:增加了局部防风罩,可以抵御3m/s的风速影响。配合外部的双重防风机构,整体抗风能力可以达到5m/s的效果

6. 焊炬位置的改变:焊炬的方位由车体的侧方改到前方,降低焊接过程中的控制难度,提升产品焊接精度

7. 激光模块的优化:缩短了焊枪和激光跟踪器的距离,便于产品的跟踪控制

b)博清科技焊接机器人系统组成

1624260449550579.jpg1624260442664182.jpg1624260431695802.png1624260419694066.png1624260404750851.png

                ①机器人本体          ②控制柜      ③焊接电源       ④送丝机      ⑤焊枪、保护气


2.工艺解决方案

a)熔化极气体保护焊

GMAW克服了焊条电弧焊焊条长度的限制,搭载机器人可以实现长距离稳定焊接,焊接接头明细减少;

送丝盘连续送丝,没有焊条头,焊材的利用率明细提高;

可实现比SMAW更高的焊接速度;

当采用射流过渡时,可获得比SMAW更大的熔深,因此可采用比SMAW更小的坡口角度,减少填充金属;

不需要识别熔池中的熔渣和熔池金属,焊接操作简单;

焊接工艺由机器人搭载执行,焊接工艺的执行可控,保证了焊接质量。

b)施工方案:示例(5000立方米储罐施工方法)

•5000立方米储罐安装方式采用倒装法;

•5000立方米罐体吨位约为121吨;

•环缝、纵缝的位置在最底层带板焊接;

层数

每带板高度/mm

厚度/mm

材质

每层带板数/块

罐体直径/mm

纵缝长度/mm

环缝周长/mm

1

732

8

Q235B

8

18500

5856

/

2

1980

8

Q235B

8

18500

15840

58090

3

1980

8

Q235B

8

18500

15840

58090

4

1980

8

Q235B

8

18500

15840

58090

5

1980

10

Q235B

8

18500

15840

58090

6

1980

10

Q235B

8

18500

15840

58090

7

1980

10

Q235B

8

18500

15840

58090

8

1980

10

Q235B

8

18500

15840

58090

9

1980

10

Q235B

8

18500

15840

58090

10

1980

12

Q235B

8

18500

15840

58090






总长度

148416

522810






合计

671226


c)施工方案:自动焊设备布置及方案  

每圈板由8块板组成,有8条纵缝

•考虑对储罐整体变形的控制,采用4套自动焊设备进行焊接施工;

•每套设备焊接2条纵缝,1条纵缝焊接完成转运至顺时针相邻的第2条纵缝焊接;

•4台设备对称且同时施焊及完成焊接;

每圈板环缝长约60m

•每套设备负责15m的焊接量,4台设备对称且同时起焊及完成焊接;

储罐采用倒装法,且多台储罐同时施工1

•在完成每圈板的纵、环缝焊接后将设备转运至另一个作 业面或安全位置,以便于后续带板组队安装。

d)施工方案:焊接工艺方案

立焊焊接工艺

•立焊缝的长度约为2m左右,组对的难度较低,同时采用清根再焊接立焊缝的难度较大;

•采用背面马板固定而不采用坡口内钉点定位焊;

•对纵缝的焊接,采用背面贴衬垫的单面焊双面成型工艺;

横焊焊接工艺

•环焊缝长度长,要获得比较好的坡口间隙难度大;

•采用坡口组对不留间隙对死缝,正面机器人自动焊,焊后背面清根后人工补焊的工艺;

•对局部因组对不规范导致的存在较大间隙部位采用人工预先补焊的方式进行;

c)质量保证:防风措施

户外焊接作业时,风力对焊接的危害较大。为满足室外焊接要求,为爬行机配备了车载防风装置,防风装置装配在车体前端,可进行快速安装及拆卸。试验结果表明,该装置可有效抵御5m/s的风力。

1624261089503028.png1624260750678262.png1624260902370893.png

                    图1:防风装置实物图    图2:立焊测试图        图3:横焊测试图

d)焊前准备:转运方案

成套设备的转运采用集成式转运设计,即所有设备集成在一个箱体中,并在箱体内部接好线缆。

转运时,箱体可单独进行吊装转运,也可与不同类型底盘集成进行转运。

车厢:车厢可与底盘分离,可单独吊装,便于放置在脚手架等位置;

底盘:底盘根据路面平整情况,可选履带式或轮式。                     

3.方案特点与优势

3.1产品特点——三提升一降低

(1)产品特点

①自主认缝,自动对中

采用激光传感器和图像处理算法实现对焊缝的认缝功能、对中功能。不用人工操作,减少准备时间,提高作业效率。

②全位置工艺参数自适应调用

随着全位置每一个角度的不同,焊接过程的电流、电压、摆动速度等会实时变化,确保焊接质量的同时,避免对人员技能的依赖性。

③智能化控制

1.高精度角度定位;2.自动回归设定起焊位置;3.初始位置自动起焊;4.终点位置自动停焊。分步、智能化的控制让全过程自动化成为可能。5.焊接电弧长度自动调节。

④高负载自重比的结构设计

1.采用最新型永磁磁体,确保高的吸附力;2.高的负载自重比确保设备使用过程的可靠性、人员的安全性。

⑤无轨式结构设计减少焊接准备时间

1.采用无轨道的设计方式,避免铺设轨道的时间消耗;2.采用辅助楔形工装或者隔磁材料脱离母材和设备,操作难度低;3.对于不锈钢等非铁磁性材质,可以采用辅助跑道的方式,但安装难度大大降低。

(2)三提升

效率:采用激光视觉识别,使得机器人自布道成为可能;

    后续采用集中控制的方式,具备一人控制多台的可能性;

质量:焊接参数自调用,降低人员操作难度;

    焊缝宽度自适应,厚度自适应。保证焊接质量;

集成度:控制柜集成对焊接电源、送丝机和爬行机的控制;

     整体设备放置到转运车中,便于集中转运和移动。

(3)一降低(时间)

准备时间:无需轨道的安装;

操作时间:设备自动回程,回程速度是焊接速度的3倍;手持式遥控器的处理方式,少按钮快速操作;盲操作;

后处理时间:产品重量轻,实现工作面之间的快速切换。

3.2整体效率提升图示

焊前:组对要求的降低,提高了组对效率;

焊中:薄板的焊接:1、薄板焊接可以承受的焊接电流有限; 

            2、采用1.2mm焊丝焊接,横焊的熔覆速度可以达到3.36-4.5kg/h(SMAW:2-3kg/h);

    厚板的焊接:1、厚板的焊接采用1.6mm的焊丝进行焊接; 

            2、熔覆速度可以达到4.52-5.09KG/h,相对于1.2mm焊丝可以提升30%左右。

焊后:成套系统的转运能力提升,降低了设备在作业面之间的转移难度,降低了非焊接时间占比,进一步提高了施工效率。

1624263749385564.png1624263850974285.png

       焊前:组对            焊后:转运系统

3.3效率提升—整体效率

1623757651578378.png


   1)相较于手工和半自动解决方案以及其他类似的行业解决方案,博清的自动化焊接方案在经济性、可靠性和可操作性等方面均有大幅提升。

   2)博清自动化焊接机器人集成化智能化程度高,使得设备制造工艺和工程施工过程相对简单可控。

   3)智能化焊接保证了焊接过程稳定,提高了设备制造与工程施工的受控程度。机器人焊接时焊缝的焊接参数恒定灵敏,焊缝热影响区小、人为因素影响大幅降低、使得焊接成形美观、质量可靠。

   4)改善了操作人员的职业健康条件,使生产与施工人员能够远离焊接弧光、烟雾和高温熔渣飞溅等危害、远离高温高湿等严苛的作业环境,进驻施工人员不能进入的作业环境进行施工作业。

   5)机器人运动轨迹、焊接动作稳定可靠,生产周期明确。工作人员可以远程操控,为进一步实现全自动的无人化生产与施工创造了条件。

   6)机器人可以连续作业,每天工作超过20小时以上,极大地提升了生产效率,降低了生产成本与项目施工成本和管理成本。


案例应用

中油新疆大型储罐焊接

结构特点

•外形:10m以上的筒体 •材质:Q235B\Q355B •厚度:6-32mm

焊缝特点

•类型:对接焊缝 •位置:2G、3G •其他:无

焊接要求

•单面V型坡口 •采用背面清根焊接工艺 •RT检测Ⅱ级合格;

1624420433968051.png1624420439365748.png1624420443250243.png

行业背景
船舶焊接作为一种传统的船舶制造工艺技术,在进入21世纪后遇到了新的机遇和挑战。先进制造技术的蓬勃发展,对船舶焊接技术的发展提出了越来越高的要求,使船舶焊接技术在广度和深度方面均产生了质的飞跃。就船舶焊接技术而言,一方面在21世纪前期仍将在目前传统船舶焊接技术的范围内继续提高与改进;另一方面,新钢材、新焊材、新焊接工艺、新焊接设备等的出现,可能在21世纪20年代左右对船舶焊接技术产生重大影响。 目前国外船舶焊接技术的发展主要表现为:船舶焊接机械化、自动化水平不断提高,具有高参数、高寿命、大型化等特征的船舶焊接制品不断出现,船舶焊接结构设计革新程序迅速提升,船舶焊接新工艺、新方法不断出现,投入生产实际应用的周期大为缩短;高效、优质船舶焊接材料及焊接设备系列化均攀上新台阶,船舶焊接标准体系日趋完整、科学。博清科技在船舶焊接领域的自动化解决方案能有效解决国内造船业焊接方面存在的诸多问题。
解决方案

博清科技根据用户的不同应用需求积极与客户沟通,根据母材材质和规格、焊接位置、焊缝空间位置、焊接规范与验收标准等为客户提供大中型结构件的自动化焊接解决方案,并提供焊接工艺评定、机器人操作员、机器人操作技能培训及售后支持全系列服务。

1.产品解决方案

  a)博清科技无轨导爬行焊接机器人组成

1.产品重量:产品重量降至25kg,外形更紧凑小巧,转运难度降低

2.连接方式:左右履带与车架为柔性连接,更适应曲面(球面)爬行,最小曲率半径为3.2米

3.工业外壳:新的工业外壳设计,产品的强度、防尘等级及安全性得到大幅度提升

4.焊炬纵向调节:增加焊炬的纵向自适应调节,提高焊接精度

5.局部防风设计:增加了局部防风罩,可以抵御3m/s的风速影响。配合外部的双重防风机构,整体抗风能力可以 达到5m/s的效果

6. 焊炬位置的改变:焊炬的方位由车体的侧方改到前方,降低焊接过程中的控制难度,提升产品焊接精度

7. 激光模块的优化:缩短了焊枪和激光跟踪器的距离,便于产品的跟踪控制

  

b)博清科技焊接机器人系统组成

1624260449550579.jpg1624260442664182.jpg1624260431695802.png1624260419694066.png1624260404750851.png

                ①机器人本体          ②控制柜      ③焊接电源       ④送丝机      ⑤焊枪、保护气


2.方案特点与优势

2.1产品特点——三提升一降低

(1)产品特点

①自主认缝,自动对中

采用激光传感器和图像处理算法实现对焊缝的认缝功能、对中功能。不用人工操作,减少准备时间,提高作业效率。

②全位置工艺参数自适应调用

随着全位置每一个角度的不同,焊接过程的电流、电压、摆动速度等会实时变化,确保焊接质量的同时,避免对 人员技能的依赖性。

③智能化控制

1.高精度角度定位;2.自动回归设定起焊位置;3.初始位置自动起焊;4.终点位置自动停焊。分步、智能化的控制让全过程自动化成为可能。5.焊接电弧长度自动调节。

④高负载自重比的结构设计

1.采用最新型永磁磁体,确保高的吸附力;2.高的负载自重比确保设备使用过程的可靠性、人员的安全性。

⑤无轨式结构设计减少焊接准备时间

1.采用无轨道的设计方式,避免铺设轨道的时间消耗;2.采用辅助楔形工装或者隔磁材料脱离母材和设备,操作难度低;3.对于不锈钢等非铁磁性材质,可以采用辅助跑道的方式,但安装难度大大降低。

(2)三提升

效率:采用激光视觉识别,使得机器人自布道成为可能;

    后续采用集中控制的方式,具备一人控制多台的可能性;

质量:焊接参数自调用,降低人员操作难度;

    焊缝宽度自适应,厚度自适应。保证焊接质量;

集成度:控制柜集成对焊接电源、送丝机和爬行机的控制;

     整体设备放置到转运车中,便于集中转运和移动。

(3)一降低(时间)

准备时间:无需轨道的安装;

操作时间:设备自动回程,回程速度是焊接速度的3倍;手持式遥控器的处理方式,少按钮快速操作;盲操作;

后处理时间:产品重量轻,实现工作面之间的快速切换。

2.2整体效率提升图示

焊前:组对要求的降低,提高了组对效率;

焊中:薄板的焊接:1、薄板焊接可以承受的焊接电流有限; 

            2、采用1.2mm焊丝焊接,横焊的熔覆速度可以达到3.36-4.5kg/h(SMAW:2-3kg/h);

    厚板的焊接:1、厚板的焊接采用1.6mm的焊丝进行焊接; 

            2、熔覆速度可以达到4.52-5.09KG/h,相对于1.2mm焊丝可以提升30%左右。

焊后:成套系统的转运能力提升,降低了设备在作业面之间的转移难度,降低了非焊接时间占比,进一步提高了施工效率。

1624263749385564.png1624263850974285.png

       焊前:组对            焊后:转运系统


2.3效率提升—整体效率

1623757651578378.png

   1)相较于手工和半自动解决方案以及其他类似的行业解决方案,博清的自动化焊接方案在经济性、可靠性和可操作性等方面均有大幅提升。

   2)博清自动化焊接机器人集成化智能化程度高,使得设备制造工艺和工程施工过程相对简单可控。

   3)智能化焊接保证了焊接过程稳定,提高了设备制造与工程施工的受控程度。机器人焊接时焊缝的焊接参数恒定灵敏,焊缝热影响区小、人为因素影响大幅降低、使得焊接成形美观、质量可靠。

   4)改善了操作人员的职业健康条件,使生产与施工人员能够远离焊接弧光、烟雾和高温熔渣飞溅等危害、远离高温高湿等严苛的作业环境,进驻施工人员不能进入的作业环境进行施工作业。

   5)机器人运动轨迹、焊接动作稳定可靠,生产周期明确。工作人员可以远程操控,为进一步实现全自动的无人化生产与施工创造了条件。

   6)机器人可以连续作业,每天工作超过20小时以上,极大地提升了生产效率,降低了生产成本与项目施工成本和管理成本。


案例应用
行业背景
中国经济正处于从“高速度发展”迈进“高质量发展”阶段,这对于轨道交通行业的设备制造与工程项目施工等都提出了更高更新的要求,尤其是高铁和地铁的迅猛发展,对于轨道交通领域的设备制造与工程项目施工的要求达到了苛刻的程度。为了使生产运行环境稳定可靠、并有效地改善劳动生产环境、减轻劳动强度、提高劳动生产率,工业机器人被广泛应用于铁路装备及工程机械和工程项目施工等各个领域,并逐渐走向系统化、规模化和智能化。 焊接作为轨道交通领域生产制造与工程施工的关键一环,也面临着转型升级,焊接数字化、智能化是推动先进轨道交通装备发展与工程项目施工的新动力。目前,国内外轨道交通企业的焊接作业,大部分都是在沿用传统的制造与施工模式。博清科技在轨道交通领域的自动化焊接解决方案正是为了应对这一行业挑战而产生的。自动化、数字化、智能化焊接对于这一领域的产品质量、工程质量、管理水平和生产效率的提升发挥了关键作用。博清科技在轨道交通接领域的自动化焊接解决方案目前主要应用于盾构机盾体、隧道加固工程、桥梁桥墩焊接等领域。
解决方案

博清科技根据用户的不同应用需求积极与客户沟通,根据母材材质和规格、焊接位置、焊缝空间位置、焊接规范与验收标准等为客户提供大中型结构件的自动化焊接解决方案,并提供焊接工艺评定、机器人操作员、机器人操作技能培训及售后支持全系列服务。 

 1.产品解决方案

  a)博清科技无轨导爬行焊接机器人组成

1.产品重量:产品重量降至25kg,外形更紧凑小巧,转运难度降低

2.连接方式:左右履带与车架为柔性连接,更适应曲面(球面)爬行,最小曲率半径为3.2米

3.工业外壳:新的工业外壳设计,产品的强度、防尘等级及安全性得到大幅度提升

4.焊炬纵向调节:增加焊炬的纵向自适应调节,提高焊接精度

5.局部防风设计:增加了局部防风罩,可以抵御3m/s的风速影响。配合外部的双重防风机构,整体抗风能力可以 达到5m/s的效果

6. 焊炬位置的改变:焊炬的方位由车体的侧方改到前方,降低焊接过程中的控制难度,提升产品焊接精度

7. 激光模块的优化:缩短了焊枪和激光跟踪器的距离,便于产品的跟踪控制

  

b)博清科技焊接机器人系统组成

1624260449550579.jpg1624260442664182.jpg1624260431695802.png1624260419694066.png1624260404750851.png

                ①机器人本体          ②控制柜      ③焊接电源       ④送丝机      ⑤焊枪、保护气


2.工艺解决方案

a)熔化极气体保护焊

GMAW克服了焊条电弧焊焊条长度的限制,搭载机器人可以实现长距离稳定焊接,焊接接头明细减少;

送丝盘连续送丝,没有焊条头,焊材的利用率明细提高;

可实现比SMAW更高的焊接速度;

当采用射流过渡时,可获得比SMAW更大的熔深,因此可采用比SMAW更小的坡口角度,减少填充金属;

不需要识别熔池中的熔渣和熔池金属,焊接操作简单;

焊接工艺由机器人搭载执行,焊接工艺的执行可控,保证了焊接质量。

b)施工方案:焊接工艺方案

立焊焊接工艺

•立焊缝的长度约为2m左右,组对的难度较低,同时采用清根再焊接立焊缝的难度较大;

•采用背面马板固定而不采用坡口内钉点定位焊;

•对纵缝的焊接,采用背面贴衬垫的单面焊双面成型工艺;

横焊焊接工艺

•环焊缝长度长,要获得比较好的坡口间隙难度大;

•采用坡口组对不留间隙对死缝,正面机器人自动焊,焊后背面清根后人工补焊的工艺;

•对局部因组对不规范导致的存在较大间隙部位采用人工预先补焊的方式进行;

c)质量保证:防风措施

户外焊接作业时,风力对焊接的危害较大。为满足室外焊接要求,为爬行机配备了车载防风装置,防风装置装配在车体前端,可进行快速安装及拆卸。试验结果表明,该装置可有效抵御5m/s的风力。

1624261089503028.png1624260750678262.png1624260902370893.png

                    图1:防风装置实物图    图2:立焊测试图        图3:横焊测试图


d)焊前准备:转运方案

成套设备的转运采用集成式转运设计,即所有设备集成在一个箱体中,并在箱体内部接好线缆。

转运时,箱体可单独进行吊装转运,也可与不同类型底盘集成进行转运。

车厢:车厢可与底盘分离,可单独吊装,便于放置在脚手架等位置;

底盘:底盘根据路面平整情况,可选履带式或轮式。                     

3.方案特点与优势

3.1产品特点——三提升一降低

(1)产品特点

①自主认缝,自动对中

采用激光传感器和图像处理算法实现对焊缝的认缝功能、对中功能。不用人工操作,减少准备时间,提高作业效率。

②全位置工艺参数自适应调用

随着全位置每一个角度的不同,焊接过程的电流、电压、摆动速度等会实时变化,确保焊接质量的同时,避免对 人员技能的依赖性。

③智能化控制

1.高精度角度定位;2.自动回归设定起焊位置;3.初始位置自动起焊;4.终点位置自动停焊。分步、智能化的控制让全过程自动化成为可能。5.焊接电弧长度自动调节。

④高负载自重比的结构设计

1.采用最新型永磁磁体,确保高的吸附力;2.高的负载自重比确保设备使用过程的可靠性、人员的安全性。

⑤无轨式结构设计减少焊接准备时间

1.采用无轨道的设计方式,避免铺设轨道的时间消耗;2.采用辅助楔形工装或者隔磁材料脱离母材和设备,操作难度低;3.对于不锈钢等非铁磁性材质,可以采用辅助跑道的方式,但安装难度大大降低。

(2)三提升

效率:采用激光视觉识别,使得机器人自布道成为可能;

    后续采用集中控制的方式,具备一人控制多台的可能性;

质量:焊接参数自调用,降低人员操作难度;

    焊缝宽度自适应,厚度自适应。保证焊接质量;

集成度:控制柜集成对焊接电源、送丝机和爬行机的控制;

     整体设备放置到转运车中,便于集中转运和移动。

(3)一降低(时间)

准备时间:无需轨道的安装;

操作时间:设备自动回程,回程速度是焊接速度的3倍;手持式遥控器的处理方式,少按钮快速操作;盲操作;

后处理时间:产品重量轻,实现工作面之间的快速切换。

3.2整体效率提升图示

焊前:组对要求的降低,提高了组对效率;

焊中:薄板的焊接:1、薄板焊接可以承受的焊接电流有限; 

            2、采用1.2mm焊丝焊接,横焊的熔覆速度可以达到3.36-4.5kg/h(SMAW:2-3kg/h);

    厚板的焊接:1、厚板的焊接采用1.6mm的焊丝进行焊接; 

            2、熔覆速度可以达到4.52-5.09KG/h,相对于1.2mm焊丝可以提升30%左右。

焊后:成套系统的转运能力提升,降低了设备在作业面之间的转移难度,降低了非焊接时间占比,进一步提高了施工效率。

1624263749385564.png1624263850974285.png

       焊前:组对            焊后:转运系统

3.3效率提升—整体效率

1623757651578378.png

   1)相较于手工和半自动解决方案以及其他类似的行业解决方案,博清的自动化焊接方案在经济性、可靠性和可操作性等方面均有大幅提升。

   2)博清自动化焊接机器人集成化智能化程度高,使得设备制造工艺和工程施工过程相对简单可控。

   3)智能化焊接保证了焊接过程稳定,提高了设备制造与工程施工的受控程度。机器人焊接时焊缝的焊接参数恒定灵敏,焊缝热影响区小、人为因素影响大幅降低、使得焊接成形美观、质量可靠。

   4)改善了操作人员的职业健康条件,使生产与施工人员能够远离焊接弧光、烟雾和高温熔渣飞溅等危害、远离高温高湿等严苛的作业环境,进驻施工人员不能进入的作业环境进行施工作业。

   5)机器人运动轨迹、焊接动作稳定可靠,生产周期明确。工作人员可以远程操控,为进一步实现全自动的无人化生产与施工创造了条件。

   6)机器人可以连续作业,每天工作超过20小时以上,极大地提升了生产效率,降低了生产成本与项目施工成本和管理成本。

案例应用
行业背景
随着电力工业的发展,我国已经开始形成了以火力发电机组为主,以加速发展的水力和核电机组为辅,风电、太阳能等可再生能源区域性发展的发电设备总格局。随着机组容量的增大、参数的提高,所使用的钢材和焊接材料品种及规格日趋复杂,工程量加大,焊口数量增多,异种钢焊口增多,管壁厚度增大,安全性的要求也越来越高,促使电站设备及各型装备的焊接工作必须提高技术标准和验收标准。博清科技的自动化焊接机器人在海上风电吸力筒及抽水蓄能管道领域得到了广泛应用,并将在各类电站设备建设和安装使用与维护中发挥越来越大的支撑作用,促进整个能源电力行业的健康发展。
解决方案

博清科技根据用户的不同应用需求积极与客户沟通,根据母材材质和规格、焊接位置、焊缝空间位置、焊接规范与验收标准等为客户提供大中型结构件的自动化焊接解决方案,并提供焊接工艺评定、机器人操作员、机器人操作技能培训及售后支持全系列服务。

    1.产品解决方案

  a)博清科技无轨导爬行焊接机器人组成

1.产品重量:产品重量降至25kg,外形更紧凑小巧,转运难度降低

2.连接方式:左右履带与车架为柔性连接,更适应曲面(球面)爬行,最小曲率半径为3.2米

3.工业外壳:新的工业外壳设计,产品的强度、防尘等级及安全性得到大幅度提升

4.焊炬纵向调节:增加焊炬的纵向自适应调节,提高焊接精度

5.局部防风设计:增加了局部防风罩,可以抵御3m/s的风速影响。配合外部的双重防风机构,整体抗风能力可以 达到5m/s的效果

6. 焊炬位置的改变:焊炬的方位由车体的侧方改到前方,降低焊接过程中的控制难度,提升产品焊接精度

7. 激光模块的优化:缩短了焊枪和激光跟踪器的距离,便于产品的跟踪控制

  b)博清科技焊接机器人系统组成

1624260449550579.jpg1624260442664182.jpg1624260431695802.png1624260419694066.png1624260404750851.png

                  ①机器人本体       ②控制柜      ③焊接电源       ④送丝机      ⑤焊枪、保护气


2.工艺解决方案

a)熔化极气体保护焊

GMAW克服了焊条电弧焊焊条长度的限制,搭载机器人可以实现长距离稳定焊接,焊接接头明细减少;

送丝盘连续送丝,没有焊条头,焊材的利用率明细提高;

可实现比SMAW更高的焊接速度;

当采用射流过渡时,可获得比SMAW更大的熔深,因此可采用比SMAW更小的坡口角度,减少填充金属;

不需要识别熔池中的熔渣和熔池金属,焊接操作简单;

焊接工艺由机器人搭载执行,焊接工艺的执行可控,保证了焊接质量。

b)施工方案:焊接工艺方案

立焊焊接工艺

•立焊缝的长度约为2m左右,组对的难度较低,同时采用清根再焊接立焊缝的难度较大;

•采用背面马板固定而不采用坡口内钉点定位焊;

•对纵缝的焊接,采用背面贴衬垫的单面焊双面成型工艺;

横焊焊接工艺

•环焊缝长度长,要获得比较好的坡口间隙难度大;

•采用坡口组对不留间隙对死缝,正面机器人自动焊,焊后背面清根后人工补焊的工艺;

•对局部因组对不规范导致的存在较大间隙部位采用人工预先补焊的方式进行;

•组对规范见右表。

c)质量保证:防风措施

户外焊接作业时,风力对焊接的危害较大。为满足室外焊接要求,为爬行机配备了车载防风装置,防风装置装配在车体前端,可进行快速安装及拆卸。试验结果表明,该装置可有效抵御5m/s的风力。

1624261089503028.png1624260750678262.png1624260902370893.png

                            图1:防风装置实物图       图2:立焊测试图               图3:横焊测试图


d)焊前准备:转运方案

成套设备的转运采用集成式转运设计,即所有设备集成在一个箱体中,并在箱体内部接好线缆。

转运时,箱体可单独进行吊装转运,也可与不同类型底盘集成进行转运。

车厢:车厢可与底盘分离,可单独吊装,便于放置在脚手架等位置;

底盘:底盘根据路面平整情况,可选履带式或轮式。                                

3.方案特点与优势

3.1产品特点——三提升一降低

(1)产品特点

①自主认缝,自动对中

采用激光传感器和图像处理算法实现对焊缝的认缝功能、对中功能。不用人工操作,减少准备时间,提高作业效率。

②全位置工艺参数自适应调用

随着全位置每一个角度的不同,焊接过程的电流、电压、摆动速度等会实时变化,确保焊接质量的同时,避免对 人员技能的依赖性。

③智能化控制

1.高精度角度定位;2.自动回归设定起焊位置;3.初始位置自动起焊;4.终点位置自动停焊。分步、智能化的控制让全过程自动化成为可能。5.焊接电弧长度自动调节。

④高负载自重比的结构设计

1.采用最新型永磁磁体,确保高的吸附力;2.高的负载自重比确保设备使用过程的可靠性、人员的安全性。

⑤无轨式结构设计减少焊接准备时间

1.采用无轨道的设计方式,避免铺设轨道的时间消耗;2.采用辅助楔形工装或者隔磁材料脱离母材和设备,操作难度低;3.对于不锈钢等非铁磁性材质,可以采用辅助跑道的方式,但安装难度大大降低。

(2)三提升

效率:采用激光视觉识别,使得机器人自布道成为可能;

    后续采用集中控制的方式,具备一人控制多台的可能性;

质量:焊接参数自调用,降低人员操作难度;

    焊缝宽度自适应,厚度自适应。保证焊接质量;

集成度:控制柜集成对焊接电源、送丝机和爬行机的控制;

     整体设备放置到转运车中,便于集中转运和移动。

(3)一降低(时间)

准备时间:无需轨道的安装;

操作时间:设备自动回程,回程速度是焊接速度的3倍;手持式遥控器的处理方式,少按钮快速操作;盲操作;

后处理时间:产品重量轻,实现工作面之间的快速切换。

3.2整体效率提升图示

焊前:组对要求的降低,提高了组对效率;

焊中:薄板的焊接:1、薄板焊接可以承受的焊接电流有限; 

            2、采用1.2mm焊丝焊接,横焊的熔覆速度可以达到3.36-4.5kg/h(SMAW:2-3kg/h);

    厚板的焊接:1、厚板的焊接采用1.6mm的焊丝进行焊接; 

            2、熔覆速度可以达到4.52-5.09KG/h,相对于1.2mm焊丝可以提升30%左右。

焊后:成套系统的转运能力提升,降低了设备在作业面之间的转移难度,降低了非焊接时间占比,进一步提高了施工效率。

1624263749385564.png1624263850974285.png

                    焊前:组对            焊后:转运系统

3.3效率提升—整体效率

1623757651578378.png

   1)相较于手工和半自动解决方案以及其他类似的行业解决方案,博清的自动化焊接方案在经济性、可靠性和可操作性等方面均有大幅提升。

   2)博清自动化焊接机器人集成化智能化程度高,使得设备制造工艺和工程施工过程相对简单可控。

   3)智能化焊接保证了焊接过程稳定,提高了设备制造与工程施工的受控程度。机器人焊接时焊缝的焊接参数恒定灵敏,焊缝热影响区小、人为因素影响大幅降低、使得焊接成形美观、质量可靠。

   4)改善了操作人员的职业健康条件,使生产与施工人员能够远离焊接弧光、烟雾和高温熔渣飞溅等危害、远离高温高湿等严苛的作业环境,进驻施工人员不能进入的作业环境进行施工作业。

   5)机器人运动轨迹、焊接动作稳定可靠,生产周期明确。工作人员可以远程操控,为进一步实现全自动的无人化生产与施工创造了条件。

   6)机器人可以连续作业,每天工作超过20小时以上,极大地提升了生产效率,降低了生产成本与项目施工成本和管理成本。

案例应用
行业背景
钢结构是很多大型工程的重要组成部分,主要由型钢、钢板等通过铆接、焊接等连接方式组合而成。焊接作为钢结构最主要的连接方式之一,其技术水平高低直接影响到了钢结构的稳定性,因此焊接工艺的制定通常需要通过大量的工艺试验进行论证,焊接质量通常需要严格的过程控制措施加以保障。 由于受现场垂直运输设备的起重能力以及运输条件的限制,大量建筑钢结构构件如重型钢柱、超长钢梁、大型桁架等都需要分段分节后以散件的形式运到现场,然后在现场对这些构件进行组装,在分段对按的位置就产生了大量的厚板现场焊接。相对于工厂焊接,高层钢架结构建筑厚板现场焊接具有以下特点: (1) 现场焊接的作业环境相对较差。由于现场焊接属于室外作业,而且一般工程施工的时间跨度较大,现场焊接作业需要经历冬季和夏季的转换,还可能碰到人风、暴雨和浓雾等不利气象条件的影响。尤其在超高层钢结构施工中,高空的作业环境湿度大、风力大、温度低。 (2) 现场焊接位置受到周边环境的限制,焊接难度较大。由于构件一旦安装就位,焊接位置就不能改变,而且不能像在工厂焊接时,可以利用行车及焊接作业平台对构件进行翻转及换位。 (3) 现场厚板焊接填充量较大。如一条1000mm长的焊缝,板厚100mm,采用CO2气体保护焊,需要连续焊接6h。    超高层钢结构焊接工作量和难度更是超乎常人想象。超长焊缝焊接、一级全熔透焊缝质量要求、100%无损探伤检测,每道焊缝需要与焊工一一对应,焊接人工成本、时间成本和管理成本不菲。大量高空作业,工人来回穿梭,十分危险。企业运营风险高,发生事故后,用人单位将面临严重的扣分及惩罚。工人长期离乡别井,工作环境恶劣,职业病困扰,优质的焊接工人越来越短缺,所以建筑钢结构,尤其是超高层建筑钢架结构现场焊接往工业化、自动化化转变势在必行。
解决方案

博清科技根据用户的不同应用需求积极与客户沟通,根据母材材质和规格、焊接位置、焊缝空间位置、焊接规范与验收标准等为客户提供大中型结构件的自动化焊接解决方案,并提供焊接工艺评定、机器人操作员、机器人操作技能培训及售后支持全系列服务。 

 1.产品解决方案

  a)博清科技无轨导爬行焊接机器人组成

1.产品重量:产品重量降至25kg,外形更紧凑小巧,转运难度降低

2.连接方式:左右履带与车架为柔性连接,更适应曲面(球面)爬行,最小曲率半径为3.2米

3.工业外壳:新的工业外壳设计,产品的强度、防尘等级及安全性得到大幅度提升

4.焊炬纵向调节:增加焊炬的纵向自适应调节,提高焊接精度

5.局部防风设计:增加了局部防风罩,可以抵御3m/s的风速影响。配合外部的双重防风机构,整体抗风能力可以 达到5m/s的效果

6. 焊炬位置的改变:焊炬的方位由车体的侧方改到前方,降低焊接过程中的控制难度,提升产品焊接精度

7. 激光模块的优化:缩短了焊枪和激光跟踪器的距离,便于产品的跟踪控制

  

b)博清科技焊接机器人系统组成

1624260449550579.jpg1624260442664182.jpg1624260431695802.png1624260419694066.png1624260404750851.png

                ①机器人本体          ②控制柜      ③焊接电源       ④送丝机      ⑤焊枪、保护气


2.工艺解决方案

a)熔化极气体保护焊

GMAW克服了焊条电弧焊焊条长度的限制,搭载机器人可以实现长距离稳定焊接,焊接接头明细减少;

送丝盘连续送丝,没有焊条头,焊材的利用率明细提高;

可实现比SMAW更高的焊接速度;

当采用射流过渡时,可获得比SMAW更大的熔深,因此可采用比SMAW更小的坡口角度,减少填充金属;

不需要识别熔池中的熔渣和熔池金属,焊接操作简单;

焊接工艺由机器人搭载执行,焊接工艺的执行可控,保证了焊接质量。

b)施工方案:焊接工艺方案

立焊焊接工艺

•立焊缝的长度约为2m左右,组对的难度较低,同时采用清根再焊接立焊缝的难度较大;

•采用背面马板固定而不采用坡口内钉点定位焊;

•对纵缝的焊接,采用背面贴衬垫的单面焊双面成型工艺;

横焊焊接工艺

•环焊缝长度长,要获得比较好的坡口间隙难度大;

•采用坡口组对不留间隙对死缝,正面机器人自动焊,焊后背面清根后人工补焊的工艺;

•对局部因组对不规范导致的存在较大间隙部位采用人工预先补焊的方式进行;

c)质量保证:防风措施

户外焊接作业时,风力对焊接的危害较大。为满足室外焊接要求,为爬行机配备了车载防风装置,防风装置装配在车体前端,可进行快速安装及拆卸。试验结果表明,该装置可有效抵御5m/s的风力。

1624261089503028.png1624260750678262.png1624260902370893.png

                    图1:防风装置实物图    图2:立焊测试图        图3:横焊测试图

d)焊前准备:转运方案

成套设备的转运采用集成式转运设计,即所有设备集成在一个箱体中,并在箱体内部接好线缆。

转运时,箱体可单独进行吊装转运,也可与不同类型底盘集成进行转运。

车厢:车厢可与底盘分离,可单独吊装,便于放置在脚手架等位置;

底盘:底盘根据路面平整情况,可选履带式或轮式。                     

3.方案特点与优势

3.1产品特点——三提升一降低

(1)产品特点

①自主认缝,自动对中

采用激光传感器和图像处理算法实现对焊缝的认缝功能、对中功能。不用人工操作,减少准备时间,提高作业效率。

②全位置工艺参数自适应调用

随着全位置每一个角度的不同,焊接过程的电流、电压、摆动速度等会实时变化,确保焊接质量的同时,避免对 人员技能的依赖性。

③智能化控制

1.高精度角度定位;2.自动回归设定起焊位置;3.初始位置自动起焊;4.终点位置自动停焊。分步、智能化的控制让全过程自动化成为可能。5.焊接电弧长度自动调节。

④高负载自重比的结构设计

1.采用最新型永磁磁体,确保高的吸附力;2.高的负载自重比确保设备使用过程的可靠性、人员的安全性。

⑤无轨式结构设计减少焊接准备时间

1.采用无轨道的设计方式,避免铺设轨道的时间消耗;2.采用辅助楔形工装或者隔磁材料脱离母材和设备,操作难度低;3.对于不锈钢等非铁磁性材质,可以采用辅助跑道的方式,但安装难度大大降低。

(2)三提升

效率:采用激光视觉识别,使得机器人自布道成为可能;

    后续采用集中控制的方式,具备一人控制多台的可能性;

质量:焊接参数自调用,降低人员操作难度;

    焊缝宽度自适应,厚度自适应。保证焊接质量;

集成度:控制柜集成对焊接电源、送丝机和爬行机的控制;

     整体设备放置到转运车中,便于集中转运和移动。

(3)一降低(时间)

准备时间:无需轨道的安装;

操作时间:设备自动回程,回程速度是焊接速度的3倍;手持式遥控器的处理方式,少按钮快速操作;盲操作;

后处理时间:产品重量轻,实现工作面之间的快速切换。

3.2整体效率提升图示

焊前:组对要求的降低,提高了组对效率;

焊中:薄板的焊接:1、薄板焊接可以承受的焊接电流有限; 

            2、采用1.2mm焊丝焊接,横焊的熔覆速度可以达到3.36-4.5kg/h(SMAW:2-3kg/h);

    厚板的焊接:1、厚板的焊接采用1.6mm的焊丝进行焊接; 

            2、熔覆速度可以达到4.52-5.09KG/h,相对于1.2mm焊丝可以提升30%左右。

焊后:成套系统的转运能力提升,降低了设备在作业面之间的转移难度,降低了非焊接时间占比,进一步提高了施工效率。

1624263749385564.png1624263850974285.png

       焊前:组对            焊后:转运系统


3.3效率提升—整体效率

1623757651578378.png

   1)相较于手工和半自动解决方案以及其他类似的行业解决方案,博清的自动化焊接方案在经济性、可靠性和可操作性等方面均有大幅提升。

   2)博清自动化焊接机器人集成化智能化程度高,使得设备制造工艺和工程施工过程相对简单可控。

   3)智能化焊接保证了焊接过程稳定,提高了设备制造与工程施工的受控程度。机器人焊接时焊缝的焊接参数恒定灵敏,焊缝热影响区小、人为因素影响大幅降低、使得焊接成形美观、质量可靠。

   4)改善了操作人员的职业健康条件,使生产与施工人员能够远离焊接弧光、烟雾和高温熔渣飞溅等危害、远离高温高湿等严苛的作业环境,进驻施工人员不能进入的作业环境进行施工作业。

   5)机器人运动轨迹、焊接动作稳定可靠,生产周期明确。工作人员可以远程操控,为进一步实现全自动的无人化生产与施工创造了条件。

   6)机器人可以连续作业,每天工作超过20小时以上,极大地提升了生产效率,降低了生产成本与项目施工成本和管理成本。


案例应用
行业背景
核电是解决未来我国电力需求重要的清洁能源。发展核电必须牢牢把握核安全这一核工业生命线和底线,而核电设备的设计制造、安装和运行的质量是确保核电站安全运行的基础,是推动核能行业健康发展的基石。焊接作为核电设备制造、安装和运行维护中大量使用的最为关键的加工技术和手段,其质量直接关乎核电设备的质量,关乎核安全和核行业健康持续和稳定发展.
解决方案

博清科技根据用户的不同应用需求积极与客户沟通,根据母材材质和规格、焊接位置、焊缝空间位置、焊接规范与验收标准等为客户提供大中型结构件的自动化焊接解决方案,并提供焊接工艺评定、机器人操作员、机器人操作技能培训及售后支持全系列服务。 

 1.产品解决方案

  a)博清科技无轨导爬行焊接机器人组成

1.产品重量:产品重量降至25kg,外形更紧凑小巧,转运难度降低

2.连接方式:左右履带与车架为柔性连接,更适应曲面(球面)爬行,最小曲率半径为3.2米

3.工业外壳:新的工业外壳设计,产品的强度、防尘等级及安全性得到大幅度提升

4.焊炬纵向调节:增加焊炬的纵向自适应调节,提高焊接精度

5.局部防风设计:增加了局部防风罩,可以抵御3m/s的风速影响。配合外部的双重防风机构,整体抗风能力可以 达到5m/s的效果

6. 焊炬位置的改变:焊炬的方位由车体的侧方改到前方,降低焊接过程中的控制难度,提升产品焊接精度

7. 激光模块的优化:缩短了焊枪和激光跟踪器的距离,便于产品的跟踪控制

  

b)博清科技焊接机器人系统组成

1624260449550579.jpg1624260442664182.jpg1624260431695802.png1624260419694066.png1624260404750851.png

                ①机器人本体          ②控制柜      ③焊接电源       ④送丝机      ⑤焊枪、保护气


2.工艺解决方案

a)熔化极气体保护焊

GMAW克服了焊条电弧焊焊条长度的限制,搭载机器人可以实现长距离稳定焊接,焊接接头明细减少;

送丝盘连续送丝,没有焊条头,焊材的利用率明细提高;

可实现比SMAW更高的焊接速度;

当采用射流过渡时,可获得比SMAW更大的熔深,因此可采用比SMAW更小的坡口角度,减少填充金属;

不需要识别熔池中的熔渣和熔池金属,焊接操作简单;

焊接工艺由机器人搭载执行,焊接工艺的执行可控,保证了焊接质量。

b)施工方案:焊接工艺方案

立焊焊接工艺

•立焊缝的长度约为2m左右,组对的难度较低,同时采用清根再焊接立焊缝的难度较大;

•采用背面马板固定而不采用坡口内钉点定位焊;

•对纵缝的焊接,采用背面贴衬垫的单面焊双面成型工艺;

横焊焊接工艺

•环焊缝长度长,要获得比较好的坡口间隙难度大;

•采用坡口组对不留间隙对死缝,正面机器人自动焊,焊后背面清根后人工补焊的工艺;

•对局部因组对不规范导致的存在较大间隙部位采用人工预先补焊的方式进行;

c)质量保证:防风措施

户外焊接作业时,风力对焊接的危害较大。为满足室外焊接要求,为爬行机配备了车载防风装置,防风装置装配在车体前端,可进行快速安装及拆卸。试验结果表明,该装置可有效抵御5m/s的风力。

1624261089503028.png1624260750678262.png1624260902370893.png

                    图1:防风装置实物图    图2:立焊测试图        图3:横焊测试图

d)焊前准备:转运方案

成套设备的转运采用集成式转运设计,即所有设备集成在一个箱体中,并在箱体内部接好线缆。

转运时,箱体可单独进行吊装转运,也可与不同类型底盘集成进行转运。

车厢:车厢可与底盘分离,可单独吊装,便于放置在脚手架等位置;

底盘:底盘根据路面平整情况,可选履带式或轮式。                     

3.方案特点与优势

3.1产品特点——三提升一降低

(1)产品特点

①自主认缝,自动对中

采用激光传感器和图像处理算法实现对焊缝的认缝功能、对中功能。不用人工操作,减少准备时间,提高作业效率。

②全位置工艺参数自适应调用

随着全位置每一个角度的不同,焊接过程的电流、电压、摆动速度等会实时变化,确保焊接质量的同时,避免对 人员技能的依赖性。

③智能化控制

1.高精度角度定位;2.自动回归设定起焊位置;3.初始位置自动起焊;4.终点位置自动停焊。分步、智能化的控制让全过程自动化成为可能。5.焊接电弧长度自动调节。

④高负载自重比的结构设计

1.采用最新型永磁磁体,确保高的吸附力;2.高的负载自重比确保设备使用过程的可靠性、人员的安全性。

⑤无轨式结构设计减少焊接准备时间

1.采用无轨道的设计方式,避免铺设轨道的时间消耗;2.采用辅助楔形工装或者隔磁材料脱离母材和设备,操作难度低;3.对于不锈钢等非铁磁性材质,可以采用辅助跑道的方式,但安装难度大大降低。

(2)三提升

效率:采用激光视觉识别,使得机器人自布道成为可能;

    后续采用集中控制的方式,具备一人控制多台的可能性;

质量:焊接参数自调用,降低人员操作难度;

    焊缝宽度自适应,厚度自适应。保证焊接质量;

集成度:控制柜集成对焊接电源、送丝机和爬行机的控制;

     整体设备放置到转运车中,便于集中转运和移动。

(3)一降低(时间)

准备时间:无需轨道的安装;

操作时间:设备自动回程,回程速度是焊接速度的3倍;手持式遥控器的处理方式,少按钮快速操作;盲操作;

后处理时间:产品重量轻,实现工作面之间的快速切换。

3.2整体效率提升图示

焊前:组对要求的降低,提高了组对效率;

焊中:薄板的焊接:1、薄板焊接可以承受的焊接电流有限; 

            2、采用1.2mm焊丝焊接,横焊的熔覆速度可以达到3.36-4.5kg/h(SMAW:2-3kg/h);

    厚板的焊接:1、厚板的焊接采用1.6mm的焊丝进行焊接; 

            2、熔覆速度可以达到4.52-5.09KG/h,相对于1.2mm焊丝可以提升30%左右。

焊后:成套系统的转运能力提升,降低了设备在作业面之间的转移难度,降低了非焊接时间占比,进一步提高了施工效率。

1624263749385564.png1624263850974285.png

       焊前:组对            焊后:转运系统


3.3效率提升—整体效率

1623757651578378.png

   1)相较于手工和半自动解决方案以及其他类似的行业解决方案,博清的自动化焊接方案在经济性、可靠性和可操作性等方面均有大幅提升。

   2)博清自动化焊接机器人集成化智能化程度高,使得设备制造工艺和工程施工过程相对简单可控。

   3)智能化焊接保证了焊接过程稳定,提高了设备制造与工程施工的受控程度。机器人焊接时焊缝的焊接参数恒定灵敏,焊缝热影响区小、人为因素影响大幅降低、使得焊接成形美观、质量可靠。

   4)改善了操作人员的职业健康条件,使生产与施工人员能够远离焊接弧光、烟雾和高温熔渣飞溅等危害、远离高温高湿等严苛的作业环境,进驻施工人员不能进入的作业环境进行施工作业。

   5)机器人运动轨迹、焊接动作稳定可靠,生产周期明确。工作人员可以远程操控,为进一步实现全自动的无人化生产与施工创造了条件。

   6)机器人可以连续作业,每天工作超过20小时以上,极大地提升了生产效率,降低了生产成本与项目施工成本和管理成本。


案例应用