Application Research on Robot Weld Arc Additive Manufacturing Technology for Large Pelton Runner

YANG Nianhao; JIN Bao; LI Haijun; FENG Tao; CAI Xi; LI Honghui; GUO Zhongcai; GAO Lianling

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2024.04.03

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Application Research on Robot Weld Arc Additive Manufacturing Technology for Large Pelton Runner
Vol. 54, Issue 4, Pages: 23-28(2024)
Received：04 December 2023，

Revised：2024-01-04，

Published：25 April 2024
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.04.03
稿件说明：

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杨年浩，金宝，李海军，等.大型冲击式转轮机器人电弧增材制造技术应用研究［J］.电焊机，2024，54（4）：23-28. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.04.03.

YANG Nianhao, JIN Bao, LI Haijun, et al.Application Research on Robot Weld Arc Additive Manufacturing Technology for Large Pelton Runner[J].Electric Welding Machine, 2024, 54(4): 23-28. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.04.03.

摘要

随着冲击式机组容量参数越来越大，机组核心部件转轮的尺寸不断增大，受制于锻件厂家设备制造能力和性能保障工艺，厚大马氏体不锈钢锻件质量风险巨大，成为大型冲击式机组能否研制成功的关键因素。而外部水斗结构复杂，锻件加工时材料利用率低，制造成本高，人工焊接时气孔、夹渣等缺陷不易控制，焊接质量风险大。本文通过基于电弧增材制造工艺结构设计、机器人电弧增材制造系统集成及工艺研究，开发出了一套适用于大型冲击式转轮制造的增材工艺，并成功应用于冲击式转轮的制造，大幅压缩了中心体锻件的规格，释放了厚大马氏体不锈钢锻件的制造风险，提高了外部水斗的材料利用率和焊接质量。

Abstract

With the increasing capacity parameters of the pelton unit

the size of the core component runner of the unit continues to increase. Due to the manufacturing capacity and performance guarantee process of forging manufacturers

the quality risk of thick and large martensitic stainless steel forgings is enormous

which has become a key factor in the success of the development of large pelton units. The external water bucket has a complex structure

low material utilization during forging processing

high manufacturing costs

and difficult to control defects such as pores and slag inclusions during manual welding

resulting in high welding quality risks. This article develops a set of additive technology suitable for the manufacturing of large impact runners based on the structural design of arc additive manufacturing process

integration of robot arc additive manufacturing system

and process research. It has been successfully applied to the manufacturing of impact runners

greatly compressing the specifications of center body forgings

releasing the manufacturing risks of thick and large martensitic stainless steel forgings

and improving the material utilization rate and welding quality of external buckets.

关键词

Keywords

references

闫妮，戎虎仁，王思敏，等 . 电力能源结构及水力发电建设趋势综述［J］. 电力学报， 2022 ， 37 （ 4 ）： 295 - 301 .

YAN N ， RONG H R ， WANG S M ， et al . A review of power energy structure and hydropower construction trend ［J］. Journal of Electric Power Society ， 2022 ， 37 （ 4 ）： 295 - 301 .

M·萨拉伯尔格，马元珽 . 混流式和冲击式水轮机最新技术比较［J］. 水利水电快报， 2009 ， 30 （ 8 ）： 34 - 38 .

SLBG M ， MA Y T . Comparison of the latest technologies of Francis and percussion turbines ［J］. Water Resources and Hydropower Bulletin ， 2009 ， 30 （ 8 ）： 34 - 38 .

张宝勇，胡雄峰 . 高水头、多泥沙水电站水轮机机型选择［J］. 浙江水利科技， 2021 （ 4 ）： 35 - 39 .

ZHANG B Y ， HU X F . Selection of turbine model for high-head，sediment-heavy hydropower station ［J］. Zhejiang Water Science and Technology ， 2021 （ 4 ）： 35 - 39 .

J·韦塞利，马元珽 . 冲击式水轮机转轮的现代制造技术［J］. 水力水电快报， 2006 ， 27 （ 22 ）： 13 - 15+19 .

Wesley J ， MA Y T . Modern manufacturing technology for pelton turbine runner ［J］. Hydroelectric Express ， 2006 ， 27 （ 22 ）： 13 - 15+19 .

谭晓霞 . 大型冲击式转轮用国产04Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢锻件研究现状［J］. 材料导报， 2022 ， 36 （ S2 ）： 422 - 425 .

TAN X X . Research status of domestic 04Cr13Ni5Mo martensitic stainless steel forgings for large pelton runner ［J］. Journal of Materials Science ， 2022 ， 36 （ Z2 ）： 422 - 425 .

李昂，刘雪峰，俞波 . 金属增材制造技术的关键因素及发展方向［J］. 工程科学学报， 2019 （ 2 ）： 159 - 173 .

LI A ， LIU X F ， YU Bo . Key factors and developmental directions with regard to metal additive manufacturing ［J］. Chinese Journal of Engineering ， 2019 （ 2 ）： 159 - 173 .

张含嫣，熊俊，陈勇，等 . 低热输入高效成形电弧增材制造研究进展及展望［J］. 电焊机， 2023 ， 53 （ 2 ）： 1 - 11 .

ZHANG H Y ， XIONG J ， CHEN Y ， et al . Research Progress and Prospect of Wire and Arc Additive Manufacturing with Low Heat Input and High-efficiency Forming ［J］. Electric Welding Machine ， 2023 ， 53 （ 2 ）： 1 - 11 .

王晋，虞华森，余祖英，等 . 四种铝合金焊丝电弧增材制造构件的成形质量和组织性能对比研究［J］. 电焊机， 2024 ， 54 （ 3 ）： 36 - 42 .

WANG J ， YU H S ， YU Z Y ， et al . Comparison of Forming Quality， Microstructure and Properties of Four Types of Aluminum Alloy Components Fabricated by Wire and Arc Additive Manufacturing ［J］. Electric Welding Machine ， 2024 ， 54 （ 3 ）： 36 - 42 .

郄默繁，何长树，李送斌，等 . 电弧增材制造Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的研究［J］. 航天制造技术， 2023 ， 10 （ 5 ）： 28 - 33 .

QIE M F ， HE C S ， LI S B ， et al . Study on the Microstructure and Properties of Al-Zn-Mg-Cu Alloy Produced by Wire-arc Additive Manufacturing ［J］. Aerospace manufacturing technology ， 2023 ， 10 （ 5 ）： 28 - 33 .

范阳阳，冯涛，王平，等，水轮机部件的机器人快速精密成形技术研究［J］. 现代制造业， 2014 ， 41 ： 317 - 320 .

FAN Y Y ， FENG T ， WANG P ， et al . Research on robot rapid precision forming technology for hydraulic turbine Components ［J］. Modern manufacturing industry ， 2014 ， 41 ： 317 - 320 .

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