英尼格瑪ENIGMA GIIW技術(shù)助力膜式水冷壁智能堆焊降本增效

來(lái)源：英尼格瑪  

隨著鍋爐中燃燒物多樣化的發(fā)展趨勢(shì)，燃燒物對(duì)鍋爐膜式壁的腐蝕性愈加強(qiáng)烈，在膜式壁表面堆焊一層耐腐蝕材料成為延長(zhǎng)膜式壁使用壽命的重要措施。然而，傳統(tǒng)的焊接方式對(duì)人工依賴(lài)程度高、生產(chǎn)效率低、成本高且生產(chǎn)質(zhì)量也不夠穩(wěn)定。ENIGMA通過(guò)基于圖形圖像技術(shù)（GIIW）驅(qū)動(dòng)的智能焊接技術(shù)完成膜式壁全自動(dòng)化生產(chǎn)工序，極大的改善了這一問(wèn)題，生產(chǎn)過(guò)程可減少80%人力，節(jié)省50%材料成本，效率提升30%，質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種機(jī)械設(shè)備正沿大型化、高效率、高質(zhì)量的方向發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的可靠性和使用性能要求越來(lái)越高。堆焊作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法，可以提高產(chǎn)品和設(shè)備的性能、延長(zhǎng)使用壽命、降低成本，因此越來(lái)越多地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門(mén)零件的制造和修復(fù)中。

堆焊是在零件表面或邊緣熔敷耐磨、耐蝕或特殊性能的金屬層來(lái)制造雙金屬零件或修復(fù)外形不合格的金屬舊零件的工藝方法。隨著企業(yè)對(duì)于焊接工件的要求逐漸個(gè)性化，焊接工藝愈加復(fù)雜，而參數(shù)和焊接工藝有限，焊接逐漸向智能化方向發(fā)展，智能化無(wú)人化焊接也必然成為未來(lái)工業(yè)制造的發(fā)展趨勢(shì)。

客戶(hù)需求
案例中的工件為膜式水冷壁，膜式壁是大型水管鍋爐的受熱面，鍋爐由管道和鰭板制成，其主要吸收爐膛中高溫燃燒產(chǎn)物的輻射熱量，工質(zhì)在其中作上升運(yùn)動(dòng)，受熱蒸發(fā)轉(zhuǎn)換成其他動(dòng)能，主要用于商業(yè)和工業(yè)發(fā)電。而面對(duì)越來(lái)越難燃燒和腐蝕性越來(lái)越強(qiáng)的燃料變化趨勢(shì)，膜式水冷壁服役環(huán)境日趨惡劣，極易受到鍋爐內(nèi)高溫、煙氣等高溫腐蝕和表面沖蝕，當(dāng)溫度達(dá)到350°以上的高氯含量介質(zhì)氣體，能促使每年2mm以上的鋼材腐蝕，這些因素會(huì)導(dǎo)致鍋爐的運(yùn)行存在安全隱患，因此用戶(hù)不得不為膜式壁開(kāi)發(fā)額外防腐措施——在其表面堆焊一層耐腐蝕材料，延長(zhǎng)膜式壁的使用壽命，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

此案例中，客戶(hù)需要在長(zhǎng)12米的膜式壁管屏外部，堆焊一層耐腐蝕的Ni625合金來(lái)保證膜式壁能夠一次性使用5-6年左右，通常每年腐蝕速度約為0.2~0.3mm，因此最優(yōu)堆焊厚度約為1.2-1.8mm，才能夠保證既節(jié)省材料又達(dá)到耐腐蝕壽命的要求。稀釋率為熔敷金屬被稀釋的程度，對(duì)防腐效果起決定性作用，低的稀釋率意味著設(shè)備的使用壽命更長(zhǎng)。通常稀釋率采用Fe元素在熔覆金屬中所占的百分比來(lái)表示，一般鍋爐膜式壁的Ni625合金堆焊要求稀釋率≤5%。

傳統(tǒng)焊接方式
客戶(hù)之前采用半自動(dòng)化焊接的方式，雖然堆焊由專(zhuān)機(jī)執(zhí)行，但還需人工確認(rèn)焊接位置調(diào)整焊槍姿態(tài)，生產(chǎn)存在弊端：

生產(chǎn)效率低
每一道堆焊焊縫需人工機(jī)械式調(diào)整焊槍位置，需花費(fèi)一定的時(shí)間，而且堆焊過(guò)程中要人工實(shí)時(shí)觀察監(jiān)測(cè)焊接質(zhì)量，全程陪同生產(chǎn)，人走機(jī)停，無(wú)法做到不間斷生產(chǎn)。

人工成本高
半自動(dòng)化堆焊方式需要人工全程一對(duì)一陪產(chǎn)，人工成本高，且因?yàn)樯�產(chǎn)環(huán)境差，導(dǎo)致人員流動(dòng)性大，在無(wú)形中進(jìn)一步增加了企業(yè)的用人成本。

材料成本高
原來(lái)的堆焊工藝人為因素干擾大，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定，造成材料浪費(fèi)。

解決方案
核心技術(shù)
GIIW—基于圖形圖像技術(shù)驅(qū)動(dòng)的智能焊接技術(shù)

核心系統(tǒng)設(shè)備
路徑規(guī)劃軟件IungoRP、水冷壁裝夾定位模塊、工業(yè)六軸機(jī)器人、工業(yè)3D相機(jī)、升降平臺(tái)、焊接電源和其他焊接設(shè)備。

工藝原理
通過(guò)視覺(jué)采集圖像信息來(lái)識(shí)別出鋼管和扁鋼形狀特征和位置信息后，計(jì)算堆焊路徑、焊槍姿態(tài)，匹配焊接工藝；并且可以通過(guò)3D視覺(jué)，修正由于裝夾、變形、零件本身尺寸精度等因素引起的誤差，計(jì)算出合理的堆焊路徑和焊接參數(shù)，轉(zhuǎn)換為機(jī)器人執(zhí)行代碼，完成膜式壁自動(dòng)化生產(chǎn)工序。

GIIW智能焊接技術(shù)主導(dǎo)的焊接生產(chǎn)過(guò)程

IungoRP智能軟件——在軟件內(nèi)填寫(xiě)工件信息，啟動(dòng)智能焊接
3D視覺(jué)掃描——進(jìn)行焊接定位引導(dǎo)，可在無(wú)需人工干預(yù)的情況下進(jìn)行測(cè)量。
掃描完畢，生成點(diǎn)云圖——圖像特征清晰，為制造提供有力的數(shù)據(jù)支撐。
智能焊接——軟件通過(guò)視覺(jué)掃描數(shù)據(jù)，自動(dòng)識(shí)別工件表面特征、規(guī)劃焊接路徑并匹配焊接工藝參數(shù)，計(jì)算焊槍姿態(tài)，下發(fā)到機(jī)器人。
3D視覺(jué)掃描——在線(xiàn)焊后表面質(zhì)量檢測(cè)，且檢測(cè)結(jié)果具有高精度，高可靠性。

優(yōu)勢(shì)
降低材料成本
傳統(tǒng)MIG堆焊方式厚度約為2.5mm左右。而現(xiàn)在設(shè)備采用立向下焊——從上到下水平擺動(dòng)的方式進(jìn)行焊接，熔池流動(dòng)性更好，配合CMT焊接技術(shù)及專(zhuān)利能量控制技術(shù)，焊接過(guò)程控制數(shù)字化，送絲速度穩(wěn)定，熱輸入量低，有利于減少焊接產(chǎn)生的飛濺，在很大程度上避免了氣孔的產(chǎn)生，從整體上提高了焊接表面成形質(zhì)量，且在保證稀釋率≤5%的情況下，可穩(wěn)定焊接厚度單層堆焊為1.2mm，材料成本可節(jié)省50%左右，大幅度提高了材料利用率，也降低了材料成本。

降低人工成本，提高生產(chǎn)力
應(yīng)用GIIW智能焊接技術(shù)，一個(gè)員工可以同時(shí)監(jiān)控多套設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)，如果按照8臺(tái)設(shè)備計(jì)算，傳統(tǒng)堆焊轉(zhuǎn)機(jī)需要8個(gè)人陪產(chǎn)，而現(xiàn)在只需要2個(gè)人來(lái)完成，在保證產(chǎn)能的前提下可減少80%左右的人力。

智能提效，提高生產(chǎn)效率
軟硬件配合，智能化焊接，無(wú)人監(jiān)測(cè)時(shí)也可以不停的焊接，可做到24小時(shí)不間斷生產(chǎn)，生產(chǎn)效率提高30%左右。

效果分析
鍋爐膜式壁采用GIIW膜式壁堆焊系統(tǒng)堆焊Inconel625鎳基材料防護(hù)措施后，取得的效果如下：

• 防護(hù)層使用壽命可達(dá)5年以上，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電設(shè)備的安全生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。
• 解決了受熱面腐蝕問(wèn)題，其鍋爐受熱面的承受極限溫度有明顯提升，日處理燃燒料量增加可達(dá)30%，取得了良好的社會(huì)效益。
• 管壁積灰問(wèn)題也得到了很好的改善，提高了熱轉(zhuǎn)換效率，從而提高了發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)電量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
  

客戶(hù)的聲音
目前，應(yīng)用英尼格瑪?shù)腉IIW智能焊接技術(shù)，不僅大幅度提高了我們的生產(chǎn)效率，提升了焊接表面成形質(zhì)量，降低人工及材料成本，還極大的改善了員工的工作環(huán)境。整個(gè)堆焊過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化、無(wú)人化，提升了企業(yè)和產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展助一臂之力。而且相較于傳統(tǒng)焊接，這種智能焊接方式讓員工對(duì)未來(lái)充滿(mǎn)了希望也有了更深的追求。