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光學工程
中國成功研制全自動激光拼焊生產線

近日,在江蘇揚州巧智鑫自動化設備有限公司,專家組現場驗收了國家重大專項“全自動激光拼焊生產線研制”課題,該課題由中國科學院沈陽自動化研究所(以下簡稱沈陽自動化所)牽頭承擔。

沈陽自動化所副研究員房靈申是參與該課題的研究人員之一。他告訴《中國科學報》記者:“從最初的技術研發到最終交付用戶,標志著全自動激光拼焊生產線國產化的成功,這不僅打破了國外板材激光拼焊生產線對我國的壟斷,還提升了我國汽車零部件加工乃至整個制造業的水平和國際地位。”

多個單位參與合作

據房靈申介紹,“全自動激光拼焊生產線研制”課題由四家單位承擔,他們分別是:中科院沈陽自動化所、中科院自動化所、蘇州長光華芯光電技術有限公司和江蘇省(揚州)數控機床研究院。

作為課題牽頭單位,沈陽自動化所的主要任務是開發一條長焊縫(2200mm)全自動激光拼焊生產線,并對全自動激光拼焊生產線性能的穩定性、功能的齊全性和工藝的完整性作進一步深入研究。

沈陽自動化所不僅就薄板定位夾緊原理與實現技術、國產激光器激光拼焊應用技術、激光焊縫跟蹤與質量檢測技術、長焊縫激光拼焊生產線技術、長焊縫成型與焊接工藝技術和離散材料焊接工藝技術開展了重點研究,還進一步完善了全自動激光拼焊生產線性能的穩定性、功能的齊全性和工藝。

另外,中科院自動化所承擔的子課題是“激光焊縫跟蹤系統研究”,蘇州長光華芯光電技術有限公司承擔的子課題是“國產4KW光纖耦合激光器研制與應用技術研究”,江蘇省(揚州)數控機床研究院承擔的子課題是“全自動激光拼焊生產線制造加工與加工工藝研究”。

四家合作單位經過多年的努力,開發的全自動激光拼焊生產線可焊接板材厚度為0.5~3mm,最大焊接速度達9m/min,最大焊接效率5件/min,多組同時拼焊數≥3,滿足250~2200mm焊縫長度焊接要求,目前已為汽車用戶實際加工20萬件以上。

打破壟斷填補空白

這條研制成功的全自動激光拼焊生產線,不僅替代國外進口生產線用于車用激光拼焊板批量生產,還填補了我國全自動激光拼焊生產線的空白。

隨著全自動激光拼焊生產線投入使用后,國外同類設備大幅降價。以瑞士Soudronic公司為例,未開發前該生產線進口價為5000萬元一條,實現國產化后降為2300萬元一條。“我們掌握全自動激光拼焊生產線研制技術后,將直接提升國產激光焊接裝備研制水平。”他說。

項目組還完成了國產光纖激光器激光拼焊應用與工藝技術研究,填補了我國國產大功率光纖激光器(4KW)激光拼焊應用與工藝技術空白,為國產大功率激光器進一步產業化奠定了基礎。

此外,項目組研制的激光拼焊焊縫自動跟蹤與質量檢測技術,成功用于激光拼焊板批量生產中;同時,焊縫自動跟蹤技術已經輻射應用到大型結構件焊接當中,完成了鍛壓床身自動化焊接和煤機自動化焊接的兩個示范應用項目。

課題組研究人員表示,激光拼焊板是汽車輕量化以來最成功的一項技術。“激光拼焊板應用,原來只有進口汽車和合資高檔汽車在用拼焊板,現在由于激光拼焊板價格下降,國產汽車比如奇瑞、江淮、長城等國產品牌汽車也已開始批量使用。”

房靈申說:“我們的研究是為了建成面向汽車、鋼鐵等重點行業的激光拼焊研發平臺,實現拼焊技術的引進—吸收—再創新,提升我國在該領域的研發水平和具有自主知識產權的創新能力。”

成套技術實現轉移

今年4月,沈陽自動化所將激光拼焊生產線生產裝備與工藝成套技術成功實現轉移。江蘇巧智鑫自動化設備有限公司是一家專業從事激光拼焊板加工的企業,該公司的投資方在汽車行業擁有多年的從業經驗,熟悉行業的各種規章制度,積攢了豐富的人脈關系,有利于幫助其迅速打開市場。

此外,“全自動激光拼焊生產線研制”課題的成果還在南京寶鋼住商金屬制品有限公司等機構進行了應用,使用效果良好,能滿足車用鋼板激光拼焊的需求。課題組研究人員說:“雖然研究成果已經在企業得到成功的示范應用,但我們還需要思考產業化問題,并進一步提高與國外產品競爭的優勢,滿足市場快速發展中的新需求。”

為此,項目組科研人員將繼續深入開展激光拼焊新工藝、新技術研究,同時加強激光加工技術和機器人化裝備的集成研究,提高激光加工成套裝備的機器人化和智能化水平,更加快速地響應市場或企業對新材料和新產品的新產品需求。

“激光拼焊生產線只是轎車車身加工制造中的一套設備,白車身(完成焊接但未涂裝之前的車身)制造還需要上游的開卷落料和下游的沖壓成型。”課題組研究人員也希望轎車車身廠商就上述生產成套生產線給予支持。

 


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