2020年12月3-4日,“2020中國汽車動(dòng)力總成電氣化國際峰會”在上海汽車城瑞立隆重召開。峰會期間,大族激光智能裝備集團(tuán)高功率焊接中心高級產(chǎn)品經(jīng)理 趙斌發(fā)表了演講主題。
大族激光智能裝備集團(tuán)高功率焊接中心高級產(chǎn)品經(jīng)理 趙斌
演講實(shí)錄:
尊敬的各位現(xiàn)場來賓朋友們,大家上午好!我是來自大族激光智能裝備集團(tuán)的趙斌,今天跟大家分享的是激光焊接自動(dòng)化在汽車動(dòng)力傳動(dòng)行業(yè)的應(yīng)用。
我分享的內(nèi)容主要分為三個(gè)方面:一個(gè)是大族激光智能裝備集團(tuán)的公司簡介,一個(gè)是激光焊接自動(dòng)化在汽車動(dòng)力傳動(dòng)行業(yè)的應(yīng)用案例展示,第三個(gè)是我們在智能制造這一塊做的一些創(chuàng)新、實(shí)踐與服務(wù)。
大族激光目前全球員工是1萬3千余人,其中研發(fā)人員占比超過35%,從右邊這張圖我們可以看到,從2004年上市到現(xiàn)在,每一年的業(yè)績基本上都是在穩(wěn)步增長的,2018、2019年因?yàn)檎麄€(gè)大環(huán)境原因和中美貿(mào)易戰(zhàn)我們的業(yè)績略有下滑,我們還是以95.6億人民幣在全球激光上市公司中排行第二,我們的專利技術(shù)和發(fā)明專利都是名列前茅的,在智能裝備制造企業(yè)全球top100中我們排到第70位,是中國激光行業(yè)的第一名。
這是我們公司的發(fā)展歷程,從1996年成立走到2020年,大致分為4個(gè)階段,一個(gè)是創(chuàng)業(yè)的原始積累,包括到后面的快速擴(kuò)張、品牌快速發(fā)展到智能轉(zhuǎn)型升級,2016年的時(shí)候克強(qiáng)總理到大族激光也對我們?nèi)〉玫某煽冏龀隽顺浞挚隙ǎ覀児镜陌l(fā)展歷程也是深圳這座改革開放充滿創(chuàng)新的城市的一個(gè)發(fā)展縮影。
這是我們的產(chǎn)業(yè)布局,我們的總部在深圳的深南大道,在寶安區(qū)機(jī)場附近有我們兩塊大的生產(chǎn)基地,我們在天津、北京、蘇州、長沙都有工業(yè)園區(qū)和分公司,在美國也有我們的營銷服務(wù)中心。
我們智能裝備集團(tuán)是大族激光下面的子集團(tuán),主要致力于中高功率激光智能裝備與核心器件自主開發(fā)、生產(chǎn)、銷售與服務(wù)一條龍。這些是我們車間的一些展示。剛剛周總也說了,大族激光進(jìn)入了大國重器,這個(gè)視頻大家可以在網(wǎng)上看到,我們是全球第三家突破了三維五軸激光機(jī)床與功能部件自主研發(fā)的企業(yè),我們也在不斷創(chuàng)新,把一些核心的技術(shù)掌握在自己的手里面。這是美國激光學(xué)會成立50周年以來中國企業(yè)首次當(dāng)選為理事單位,在美國時(shí)代廣場這個(gè)巨幅的廣告當(dāng)時(shí)在業(yè)內(nèi)引起了非常大的反響,中國作為唯一一家,不僅是中國的驕傲也是亞洲的驕傲。我們持續(xù)不斷地努力,默默耕耘也獲得了很多的榮譽(yù)資質(zhì),政府和各行各業(yè)都對我們做出了很大的肯定,像激光行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)制定單位、智能制造試點(diǎn)示范企業(yè),紅色的這個(gè)是我們最近獲得的榮譽(yù),主要是表彰我們的一些技術(shù)突破。
我們的業(yè)務(wù)范圍主要是二維、三維的切割,激光焊接、激光焊裝線、激光切管、自動(dòng)化生產(chǎn)線,包括3D打印、折彎等核心部件的產(chǎn)供銷一條龍。
第二部分跟大家講一下我們在激光焊接自動(dòng)化方面的應(yīng)用案例。這些是核心器件,一個(gè)是激光器、操作光纖;第二個(gè)是焊接頭,這是核心器件也叫光源部分;第三個(gè)是機(jī)器人和機(jī)床主要是帶動(dòng)焊接頭運(yùn)動(dòng);第四個(gè)是夾具,它可以進(jìn)行定位和壓緊,防止焊接過程中變形;第五個(gè)是控制系統(tǒng),相當(dāng)于設(shè)備的靈魂和大腦;第六個(gè)部分就是焊接工藝,這個(gè)是大家經(jīng)常忽略的部分。大族激光這幾年積累了比較完善的工藝數(shù)據(jù)庫,面對不同的材料、不同的焊縫形式、不同的厚度我們能夠快速拿出一套比較可靠的工藝解決方案,這是我們的一個(gè)優(yōu)勢,也是一臺設(shè)備成功與否的關(guān)鍵。
這是目前我們對激光焊接工藝大致的一個(gè)分類,第一個(gè)是激光自熔焊,這是比較常見的,還有激光填絲焊,通過激光+焊絲擴(kuò)大一些組織性能,可以改善焊縫的一些組織。第三個(gè)是激光遠(yuǎn)程焊,在汽車行業(yè)的復(fù)合件用的非常多,像座椅、四門兩蓋等等。第四個(gè)是激光-電弧復(fù)合焊,它是激光和電弧焊兩種資源,在一些厚板領(lǐng)域、工程機(jī)械、航空航天用得比較多。第五個(gè)就是激光釬焊,它在汽車尾蓋和頂蓋上用的比較多。這個(gè)是優(yōu)勢,可以做到高度自動(dòng)化、生產(chǎn)效率高,焊接變形小,熱輸入量小,還有就是外觀美觀,無接觸焊接,它的精度可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加工工藝,還有就是它是環(huán)保無耗材的加工方式,基本上一套設(shè)備更換一下保護(hù)晶片有可以了。
這是我們在汽車動(dòng)力傳動(dòng)行業(yè)典型的結(jié)構(gòu)件,像齒輪、變速箱、換檔撥叉、輪轂等等,這些傳統(tǒng)汽車部件上面能夠用到激光焊接的,基本上大族激光這幾年都做出了成功的案例。下面我就選出一些比較典型的跟大家分享一下。
這個(gè)是現(xiàn)在新能源汽車電機(jī)定制的激光焊接,它是硅光片疊在一起,通過200或者300焊強(qiáng)同時(shí)進(jìn)行焊接,主要是破壞它的硅層,它的變形非常小,破壞也小,對鐵芯產(chǎn)生的扭矩就更大,左邊是我們做的單站,右邊是我們做的一條全自動(dòng)化的硅鋼線,它最終的用戶就是給華為做配套的。
這個(gè)是渦輪增壓器調(diào)節(jié)閥,它是難焊材料,是不銹鋼和高溫合金合在一起的,而且它的焊縫直徑非常小,我們通過一個(gè)CCD的檢測,焊前通過拍照的形式把這種誤差相當(dāng)于就忽略了,即使有誤差也可以通過拍照快速找到焊接的位置,我們是給霍尼韋爾做配套的,這個(gè)設(shè)備他們買了很多在歐洲給寶馬做配套,左邊是我們的一個(gè)視頻。這種渦輪增壓的調(diào)速閥也有各種各樣的結(jié)合形式,我們也針對不同的形式開發(fā)了不同類型的機(jī)床,有這種直線性的流水線,也有這種轉(zhuǎn)臺的形式,就是針對不同的客戶我們也有一個(gè)定制化的需求。
還有一個(gè)在傳統(tǒng)行業(yè)很重要的零部件是差速器,它原來的工藝是通過螺栓的形式,現(xiàn)在我們用激光焊接來做的話可以不用螺栓了,節(jié)省很大的材料,而且它的尺寸和厚度可以大大減小,整個(gè)就降低了它的產(chǎn)品重量,結(jié)構(gòu)做得更加緊湊,變形也很小,它的工差也能夠滿足我們的要求,這樣一套就非常適合做整條的自動(dòng)化線,通過激光清洗它的一個(gè)表面的涂層,然后再壓緊激光打標(biāo),再做一個(gè)激光焊接,當(dāng)然可以選配它的焊縫智能檢測系統(tǒng),再進(jìn)行離線超聲波的檢測,相當(dāng)于我們可以提供整套的解決方案。
這是傳動(dòng)齒輪,這個(gè)也用的非常多,因?yàn)橛行X輪的含碳量比較高,焊縫的時(shí)候容易開裂,我們就做了一個(gè)焊前的加熱,加熱完之后再進(jìn)行焊接,右邊是我們的一些設(shè)備的案例展示,有3工位的也有6工位的,所有的措施和手段都能夠保證更好的焊接質(zhì)量。
發(fā)動(dòng)機(jī)的彈簧,這個(gè)設(shè)備它本身彈簧鋼不好焊,我們用的是激光填絲焊的工藝,通過機(jī)器人把它的邊緣接進(jìn)行聯(lián)動(dòng),通過填充合適的金屬保證它的強(qiáng)度,這一套裝備是我們真正意義上的打進(jìn)北美市場的一個(gè)高功率裝備,它不是國內(nèi)的企業(yè)買了我們的設(shè)備放到美國的工廠,而是美國企業(yè)直接買了我們的設(shè)備放到美國。
這是一個(gè)雙質(zhì)量飛輪和撓性飛輪,零部件這個(gè)大家都非常熟悉了,它是弧焊和激光焊的對比,從這個(gè)焊縫質(zhì)量對比可以看出來,激光焊有非常大的優(yōu)勢,后續(xù)部需要打磨了,減少了人工的工序,而且在控制變形方面基本上可以做到30絲以內(nèi),這是弧焊沒法比的。這是我們做的雙質(zhì)量飛輪的工作站,這種大批量的要做在線檢測,后續(xù)的產(chǎn)品追溯,萬一有召回哪一臺設(shè)備有問題,我們要能夠馬上準(zhǔn)確地判斷出這臺設(shè)備生產(chǎn)這個(gè)零件是什么時(shí)候,是一個(gè)什么樣的工藝參數(shù),這是我們給國內(nèi)龍頭企業(yè)之一做的5條雙質(zhì)量的飛輪自動(dòng)化線,包含了自動(dòng)上料、自動(dòng)壓緊、激光打標(biāo)、焊前預(yù)熱、自動(dòng)焊接、平衡、清洗、檢測,整個(gè)一條自動(dòng)化線做下來就大大減少了人工、提升了效率,這個(gè)也是為什么這個(gè)客戶找我們買了第一條,馬上又買了第二條、第三條。
這是工程機(jī)里的一個(gè)活塞,它是一個(gè)鋼活塞,是42CrMoA的材料,這種材料焊接很容易出現(xiàn)裂紋,那我們是怎么去進(jìn)行控制的呢?我們也是通過一個(gè)焊前預(yù)熱、焊后保溫,我們做了兩條全自動(dòng)化生產(chǎn)線,它原來的工藝是電子塑焊,由于尺寸的原因容易受影響,我們用激光焊來做它的效率品質(zhì)都能夠得到保證,這個(gè)終端客戶就是濰才動(dòng)力,他們現(xiàn)在基本上都是在用激光焊來做。
減振器跟雙質(zhì)量飛輪也差不多,它要保證密封性的成形,盡量打磨除渣,我們也做了全自動(dòng)化的生產(chǎn)線,是不需要人為干預(yù)的。換檔撥叉它原來的加工工藝是通過鑄造,然后在裝備上進(jìn)行一個(gè)裝修,這個(gè)工藝流程非常復(fù)雜,而且廢品率比較高,萬一變形的話還要重新開一套模,對于整個(gè)產(chǎn)品、壽命和品質(zhì)都有影響,我們現(xiàn)在直接用精沖,然后再用激光焊接,再來做檢測變形,這樣做下來的話它的品質(zhì)就大大提高了,同時(shí)它的材料利用率也大大提高了,不需要做那么厚重。
這是我們國內(nèi)的一些客戶做了各種各樣的工作站,轉(zhuǎn)臺的、滑臺的,這是未來的趨勢,鋁合金的電池托盤,它是5系的鋁合金,下面是放新能源電池的,這個(gè)對于定形的要求非常高,而且它的焊縫非常多,120條,總成超過9米,我們是怎么來做的呢?我們通過分析,采用兩臺機(jī)器人同時(shí)對這一條進(jìn)行焊接,盡量控制它的焊接變形保證效率,而且我們的附件都放在二樓的平臺,非常節(jié)省空間。
汽車座椅用激光焊也是非常多,座椅的前排后排靠背,基本上這些核心的金屬件都可以用到激光焊接,因?yàn)樗男矢?,便于后續(xù)創(chuàng)新設(shè)計(jì),不用做得很笨重。通過這些年不斷努力,國內(nèi)汽車行業(yè)的座椅配套巨頭企業(yè)基本上都在裝配我們的設(shè)備,像佛吉亞、安道拓等等。即使你是新能源車座椅,激光焊都不會過時(shí),因?yàn)槭裁窜嚩夹枰渥巍?/p>
這是貨車的輪轂,你要保證它不變形、保證它的強(qiáng)度,那激光焊是非常合適的工藝,現(xiàn)在國內(nèi)在輪轂這一塊慢慢都在替換激光焊。這是我們的麥格納客戶,他是1500mpa的高強(qiáng)鋼,我們通過機(jī)器人的涂膠、點(diǎn)焊和激光焊了全自動(dòng)化的生產(chǎn)線,這是我們在調(diào)試的時(shí)候拍的一個(gè)視頻,大家可以清晰地看到,我們除了前面的那些點(diǎn)焊、激光焊工藝還配套了涂膠檢測系統(tǒng)、焊縫跟蹤系統(tǒng)和焊縫在線檢測系統(tǒng)、激光打標(biāo),后續(xù)萬一有不良品我們還配了一個(gè)補(bǔ)焊工位,整個(gè)這樣一條全自動(dòng)化線做下來完全可以保證它的產(chǎn)品質(zhì)量,保證27JPH的要求。
除了動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng),激光焊接在汽車其他環(huán)節(jié)的應(yīng)用也非常多,以BBA這些為代表的國際豪華品牌現(xiàn)在基本上都是用我們大族激光的設(shè)備來焊接汽車零部件,國內(nèi)的主機(jī)廠像一汽、上汽、長城、比亞迪、吉利都在裝我們的焊裝線設(shè)備。
右下角這個(gè)圖是我們給奧迪Q5的門板焊接,為什么拿出來呢?2016年的時(shí)候克強(qiáng)總理考察的時(shí)候在這臺設(shè)備面前站了10分鐘,他看到我們國內(nèi)的設(shè)備不用老外的,用自己的,他很驕傲。
這是我們給上汽做的一個(gè)車架,這種材質(zhì)因?yàn)槿剂系拈g隙比較大,大家可以從左下角看到達(dá)到了2mm,2mm激光焊怎么實(shí)現(xiàn)呢?我們用激光電池輔焊通過兩種電源用在上面,經(jīng)過了大量的測試之后斷裂的位置發(fā)生在母材而不是焊接區(qū)域,說這說明激光焊接瞬間給這個(gè)材料起了作用,它是4臺機(jī)器同時(shí)對車架進(jìn)行焊接,現(xiàn)在這個(gè)車已經(jīng)上市了,而且還賣得還不錯(cuò)。
在超高功率激光焊接裝備我們也做了很多的業(yè)績,像萬瓦級別以上的激光器以前都是天價(jià),現(xiàn)在我們把技術(shù)突破,15kw、16kw、20kw,像右下角20mm的不銹鋼,單面焊、雙面成形,這在原來是無法想象的。
這是國內(nèi)首套民營火箭發(fā)動(dòng)機(jī),這個(gè)是發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管,這是一個(gè)薄壁的結(jié)構(gòu)件,焊接對變形的要求是非常高的,因?yàn)樗苹鸺偷教焐先サ?,右下角可以看到我們在焊前做了一個(gè)熱變形的仿真分析,我們通過理論和實(shí)踐,結(jié)合我們原來的經(jīng)驗(yàn),這條縫焊多長、多快,從哪個(gè)地方開始焊、怎么焊我們都是有一套完整的理論體系去做,前段時(shí)間已經(jīng)升空了,大家可以在網(wǎng)上看到。
第三個(gè)方面講一下大族激光在智能制造做的一些創(chuàng)新、實(shí)踐與服務(wù)。首先我們知道激光裝備最核心的就是光纖激光器,我們15kw的光纖激光器已經(jīng)成功應(yīng)用,現(xiàn)在我們的激光切割器上面基本上都是配我們自己的激光器,而且高功率光纖激光器已經(jīng)批量生產(chǎn)和銷售了。光纖激光器最核心的東西就是光纖,我們是國內(nèi)唯一一家自己做光纖的,我們收購了加拿大的公司,把它的技術(shù)拿過來,相當(dāng)于踩在巨人的肩膀上我們走得更快更遠(yuǎn)。
第二個(gè)就是功能部件,除了激光器,像焊接頭、清洗頭、加工頭等等我們已經(jīng)形成了系列化,也掌握了核心技術(shù),現(xiàn)在我們可以給其他的公司做配套,相當(dāng)于我們不需要受制于人了,也可以給其他的用戶去配我們大族激光自己的焊接器、切割頭這些。
這是我們的一個(gè)智能控制解決方案,整個(gè)大族的數(shù)控系統(tǒng)是我們的工程師在辦公室里面一行一行代碼敲出來的,非常不容易,這些年也走了彎路,但是在控制系統(tǒng)這一塊我們是不希望受制于人的。如果說控制系統(tǒng)沒有跟你的設(shè)備全方位打通的話,別人開放一個(gè)接口就得收多少錢,會非??ú弊?。
我們也給激光裝備配上了智能化的信息管理系統(tǒng),我們可以給企業(yè)上層ERP做配套,跟他們的通訊做接口,我們也可以自己跟企業(yè)來開發(fā)這種系統(tǒng),可以很方便地對訂單、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、零部件管理系統(tǒng)、自動(dòng)化線的管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理,相當(dāng)于可以給企業(yè)打造一個(gè)全面化的信息管理系統(tǒng),非常方便。
這些年,我們一直在響應(yīng)國家政府的號召,從生產(chǎn)制造向服務(wù)制造升級,像車間的數(shù)字化、業(yè)務(wù)透明化、制造服務(wù)化,通過這“三化”來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高品質(zhì),降低成本,縮短交貨期,這也是我們的一個(gè)目標(biāo)。
這個(gè)圖可能大家看了會覺得有一點(diǎn)復(fù)雜,但是它把這一件事情說得很簡單,我們最后無論是智能工廠的建設(shè)還是內(nèi)部像采購、物控、設(shè)計(jì)、研發(fā)各個(gè)部門,最后大家都是在一個(gè)云平臺上面進(jìn)行辦公,非常方便、快捷,這一定也是未來制造型企業(yè)的轉(zhuǎn)型,我們并不需要租一個(gè)大大的廠房大家一起在里面干活,這次疫情大家已經(jīng)明顯感受到了,其實(shí)在家里通過遠(yuǎn)程會議在家里辦公,企業(yè)業(yè)務(wù)并沒有停滯不前,照樣還是運(yùn)轉(zhuǎn)得風(fēng)生水起,這個(gè)也是提出了新的思考,我們也在這個(gè)方面做出了很大的努力。我們是怎么做的呢?我們跟騰訊云、華制智能都簽署了戰(zhàn)略合作,我們跟中國聯(lián)通簽訂了5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)略合作協(xié)議,我們這樣做的目的就是希望能夠降本增效,提高我們的質(zhì)量產(chǎn)業(yè)服務(wù),這是我們的核心目標(biāo),永遠(yuǎn)不會變的,希望能夠打通全產(chǎn)業(yè)鏈的上下游,讓我們的客戶、采購和用戶都能夠?qū)崿F(xiàn)共贏。
這是我們的一個(gè)營銷服務(wù)網(wǎng)絡(luò),我們目前是三大運(yùn)營中心,華東、深圳總部、北方;四大備件庫,也就是深圳、蘇州、北京、長沙,所以我們這么多的售后服務(wù)團(tuán)隊(duì)能夠保證2小時(shí)響應(yīng)、24小時(shí)到客戶現(xiàn)場解決問題。我們在努力不斷前進(jìn),保證我們的產(chǎn)品能夠在歐美高端市場站穩(wěn)腳跟,前面我也跟大家展示了一些,我們會繼續(xù)把我們的產(chǎn)品賣到北美和歐洲去,這是我們的目標(biāo),希望有一天能夠像通快一樣,甚至超越通快。
這是我們的典型用戶,這里因?yàn)槠脑蛑攸c(diǎn)提了一些,當(dāng)然如果都要寫出來,一頁肯定放不下,像軍工、航空航天一些大企業(yè)集團(tuán)都是我們的用戶。大族激光希望做中國基礎(chǔ)工業(yè)裝備及自動(dòng)化的主要供應(yīng)商,這是我們的愿景,也是我們的目標(biāo)。
最后感謝大家的聆聽,會后有什么需要交流的可以加一下右下角的微信,到時(shí)候跟大家再做一個(gè)深入的交流,謝謝大家!
轉(zhuǎn)載請注明出處。