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我国汽车工业高端激光焊接技术亮剑
发布日期:2016-1-21 浏览次数:880

   1月8日,在北京举办的2015年国家科学技术奖励大会上,由华中科技大学邵新宇教授领衔,华工激光工程有限责任公司(简称华工激光)、神龙汽车、上海通用、江淮汽车、武汉法利莱切焊系统工程有限公司、上海通用、江铃、长城汽车等十余家企业的研发团队共同完成的“汽车制造中的高质高效激光焊接、切割关键工艺及成套装备”项目,荣获了国家科技进步一等奖。这标志着我国汽车工业急需的高端激光焊接、切割装备领域实现了关键性的突破。

  破冰外资垄断的汽车焊接领域

  作为我国汽车四大工艺装备中最薄弱的环节之一,此前我国整车厂的车身自动焊装线关键装备几乎全部依靠进口,而该项目的成功,一举打破了固有的市场格局。

  下面这组数字可以部分体现出12年间这一项目对我国汽车工业发展贡献:57类汽车制造高端激光加工装备实现了国产化;目前已有500余台成套设备应用在神龙、长城、江淮、上海通用、江铃等313家企业的生产线上;近百种关键功能部件的研发和多种成套装备设计、制造与系统集成;完成发明专利10项、实用新型专利24项、企业标准3项……“汽车制造中的高质高效激光焊接、切割关键工艺及成套装备”项目成功的可贵之处,不仅在于其打破了我国汽车高端激光加工装备市场一直由国外企业垄断的局面,而且一举带动我国汽车制造中激光加工技术水平迈入国际前列。2014年12月,中国机械工业联合会和中国机械工程学会组织专家对该项目成果进行了鉴定,认为其总体技术性能达到国际先进水平,在长行程搭接填丝熔焊、不等厚切焊一体化、非穿透精密控厚切割等方面技术的部分重要指标优于国外。

  在国际公认技术水平最高、难度最大的汽车白车身激光焊接生产线的近3年国际招标中,该项目的主要技术实施方——华工激光,在11次与ABB、KUKA、COMAU、CFER等国际顶尖企业竞争中屡屡脱颖而出,其中10次成功中标。而且成为世界上仅有的两家掌握激光非穿透精密切割技术与装备的企业之一。

  中国汽车工业协会对此项目的评价是:装备与生产线均填补了国内空白,多项产品替代进口,改变了我国汽车行业高端激光加工装备被国外垄断的局面,为我国汽车制造技术水平的提高发挥了重要作用。

  作为一个新进入者,他们是如何跨越了这一技术门槛甚高、对质量管控要求苛刻的领域?1月14日,本报记者独家采访了该项目组的主体参与单位武汉华工激光工程有限责任公司的副总经理、武汉法利莱切焊系统工程有限公司总经理李斌。

  “用户牵引”的产学研用合作典范

  目前激光焊接、切割技术已经在汽车工业中被广泛采用,但在十几年前,只有在国内合资企业的关键焊接工位上才能看到激光焊接这种高端工艺装备。由于技术门槛甚高,这一市场一直被ABB、KUKA、COMAU等外资企业把控,国内企业几乎没有机会涉足。

  这一切因华中科技大学邵新宇教授的美国之行发生了改变。李斌告诉记者,20世纪90年代,邵新宇教授赴美国学习期间,注意到激光加工技术在汽车制造中的重要性和普及,认为激光加工技术将会成为汽车制造技术的必然趋势。1994年,以华中理工大学(现华中科技大学)为依托建设激光加工国家工程研究中心成立,其后孵化为华工激光工程有限责任公司,为以后完成“产学研用”一体化奠定了坚实的基础。

  2003年,在邵新宇教授带领下,华中科技大学联合华工激光、神龙汽车、江淮汽车、上汽通用、江铃、长城汽车、武汉法利莱切焊系统工程有限公司、湖北中航精机科技有限公司、凌云工业股份有限公司等多家企业,组成了“产学研用”结合、光机电多学科交叉的研究团队。

  2009年,公司成功中标神龙公司的东风标致508车型的顶部车身的焊接项目,2012年,由华工科技产业股份有限公司牵头,成立了国家激光加工产业技术创新战略联盟,在全国范围内组建了以技术创新需求为纽带、以契约关系为保障的技术创新战略联盟。这一联盟整合了包括优势企业、大学、科研院所在内的科技资源以及下游的整车厂和汽车零部件厂,使市场需求与科研方向实现无缝对接,确保了产学研合作的紧密、有效,也为后期每个项目的顺利落地奠定了坚实基础。“时至今日,我们认为该项目成功的秘诀是:面向国家与制造业重大需求,深度交叉融合各学科与产学研力量,把研究与应用搞透彻,克服各种困难始终坚持往前走。”李斌认为,多学科的交叉应用,与实际产品用户之间的密切联系,与装备生产单位之间的沟通协作,都是该项目能取得突破性成果的原因。

  将促进我国中高端汽车自主生产能力

  高质高效的激光焊接、切割关键工艺及成套装备,是实现汽车轻量化、高安全性和柔性高效生产的重要技术保证。与在制造环节传统的电阻焊相比,激光焊接不仅能压缩车身结构件本身的体积,减少车身重量,降低汽车油耗,而且可以减少工序和生产材料损失,提高生产效率。最近几年,不仅合资汽车企业,国内汽车企业也越来越多地采用自动焊接生产线。不过,对于大多数国内自主车企而言,在这个由国外公司垄断的市场,在合作过程中并没有太多的话语权,因此使用激光焊接的企业并不多。“在此项目成果出来之前,我国汽车焊接、切割领域一向是外资统领的天下。随着这一项目成果的陆续推出,国内整车企业才开始大范围地运用本土开发制造的高端激光焊接、切割工艺和成套装备。”作为该项目的推荐方,中国机械工业科学技术奖励工作办公室主任马敬坤告诉记者,激光焊接、切割工艺和成套装备的国产化和大规模普及,对于提升我国汽车工业制造品质和产品质量功不可没。“我们的目标就是要让越来越多的整车企业感受到,激光加工技术是触手可及的。”李斌说。他告诉记者,从2009年公司承接了神龙公司的东风标致508车型的顶部车身的焊接项目以来,他们相继与上汽通用、江淮、江铃等整车企业合作。经过一个个项目的推广,我国大部分汽车企业已经充分认识到激光焊接工艺在提升制造品质中的重要性。江淮、一汽、东风乘用车、上汽等越来越多的整车企业也都把激光焊接技术作为整车制造中的标准工艺。而华工激光也在一次次的国际、国内市场招标中,凭借着对焊接工艺应用技术等竞争优势,也在不断赢得客户认可。“在近两年汽车行业主机厂激光焊接项目的公开招标中,80%的项目都被华工激光斩获。”李斌告诉记者。“我国自主高端制造装备企业必须加强自主创新,重视研发,提高产业的自主发展能力,减少对于进口产品的依赖。”李斌认为,虽然企业在这方面取得了一些成绩,但还有很多难关需要攻克,包括机器人、激光器、高端传感器等部件的国产化,制造工艺的升级等。“我们不能一直跟着国外的技术走,必须要有领先的制造工艺,才能保证我们技术的先进性。同样我们还需要建立自己的质量标准体系,而不是简单采用国外标准。”他表示。

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