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新型焊接智能裝備技術 ,成功應用高速磁懸浮列車項目
2021-05-27 4097 行業(yè)動態(tài)

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多年來,在航空航天、交通、深海裝備領域,一些非標關鍵零部件需靠人工焊接。用中國中車集團有限公司相關專家的話來說,“這些關鍵零部件焊接技術精度高,如達不到要求,將會造成零件加工報廢,或運行中發(fā)生事故。”

2月8日,科技日報記者從江蘇無錫錫山經濟開發(fā)區(qū)科技部門了解到,該區(qū)無錫漢神電氣股份公司何曉陽科研團隊,針對我國高端制造業(yè)加工的難題,通過開展產學研合作,成功研發(fā)出新型手持激光焊接機器人,已在中國中車新型高速磁懸浮列車項目上成功應用,既解決了焊縫美觀無缺陷問題,也使得后期處理不易發(fā)生變形,探傷合格率100%。

在中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司黨委書記、董事長王洪年看來,我國高速客車、高速重載貨車和城市軌道交通的快速發(fā)展,已全面帶動了從材料到制造裝備工藝技術的創(chuàng)新,正在推動由“制造”向“智造”的快速升級。

高速輕量化,對焊接技術提出更高要求

近20多年來,我國鐵路前后經過6次大面積提速,為經濟發(fā)展注入了新動力,也為人們生活帶來更多便捷。


記者從日前召開的中國國家鐵路集團有限公司工作會議了解到,2021年,將高質量推進川藏鐵路、西部陸海新通道、長江沿岸高鐵、京津冀城際鐵路網(wǎng)等一批重點工程建設,預計投產新線3700公里左右。

相關專家認為,發(fā)展高速客車、地鐵客車、輕軌車以及高速重載貨車,列車的輕量化是提高列車速度的優(yōu)選條件。其中,鋁合金具有質量輕、耐腐蝕、外觀平整度好、容易制造復雜曲面、比強度高等優(yōu)點,可以減輕自重減小運行中的阻力,降低能耗,增加載重,因此已在鐵道運輸業(yè)得到了大量應用。

“提速是一個系統(tǒng)工程,包括機車車輛的各個部分以及線路的改造升級,不僅要跑得快,還要跑得穩(wěn)、停得住。尤其車體、轉向架等作為高速列車上的重要組成部件,其質量影響著整個高速列車的安全。”中車戚墅堰所副總工程師、技術研發(fā)中心主任、首席技術專家王有虹說。

王有虹告訴記者,CRH380A高速動車組在京滬線上跑出了486.1公里的最高運營時速,刷新了世界高鐵速度。事實上,如此高的轉速,對齒輪本身的性能、齒輪間的嚙合、箱體的密封可靠等,都提出了極大的挑戰(zhàn)。

“目前,我國高速車體材料也由過去普通合金鋼材料,發(fā)展到不銹鋼、鋁合金型材。” 無錫漢神電氣股份公司何曉陽說,材料的變更,對焊接技術提出更高要求,自然也帶動了加工技術的改進,激光焊接切割一體機的高新技術,也隨之引進到鐵道車輛的制造生產線中。

相關專家介紹,軌道機車車體的要求就是牢固、尺寸、度高、品質穩(wěn)定、外觀精致。其使用的金屬材料要能滿足車體的強度,且具有抗碰撞、耐用、防火,以及可再生使用性等。不銹鋼車輛因其較好的撞擊吸能特性、防火安全性、輕量化和維護成本低等特點,已成為重要的發(fā)展方向之一。

管不銹鋼的焊接性能優(yōu)良,但是不銹鋼車體和普通碳鋼車體相比,易產生熱變形,因此,較低熱輸入、非接觸型、能連續(xù)焊接的激光焊接是一種理想的焊接方法。
“高速運行的列車車體是高強度鋁合金材料,目前依靠傳統(tǒng)焊接設備已難以達到焊縫質量要求。”南京理工大學王克鴻教授說,而采用我國自主研發(fā)的手持激光焊接機器人,相較傳統(tǒng)手工氬弧焊工藝,激光焊接速度更快,激光通過電磁場時光束不會偏移,能在真空以及特定氣體環(huán)境中施焊,精準定位,可應用于大批量自動化生產的小微工件的組焊,實現(xiàn)自動化高速焊接。

產學研聯(lián)合,讓激光焊接裝備替代進口

無錫漢神電氣股份公司副總經理劉海軍告訴記者,激光焊接技術屬于精密制造的一種先進工藝。在國際上一些發(fā)達國家,很早就在航空航天、船舶制造、軌道車輛制造、鈑金加工、汽車制造等行業(yè)上應用。之前,國內激光焊接技術一直還處于實驗室階段,投入使用的少量激光焊接設備,也主要依靠進口,價格昂貴。


“我們?yōu)榇蚱萍す夂附釉O備的技術壁壘,促進國內精密制造發(fā)展,從2008年起,就與科研院校合作,聯(lián)合開發(fā)高功率激光焊接裝備,起初主要針對船舶等特殊領域的應用需求,開發(fā)新型焊接設備。近10年來,我們以智能化理念 ,集中科研力量,瞄準軌道車輛進行激光焊接工藝及激光焊接智能設備研發(fā),攻克了從材料到技術、工藝等多方面關鍵技術難題,終于研發(fā)成功,替代了進口。”何曉陽說。

相關專家介紹,目前,新型手持激光焊接機器人是一種比較先進的一種連接技術,和傳統(tǒng)焊接方法相比,其焊接技術的優(yōu)點、優(yōu)勢非常明顯:焊接速度快,表面成型美觀;激光聚焦后,功率密度高;焊縫深度大,且焊縫強度高;既能在室溫或特殊條件下進行焊接,還可焊接難熔的鈦、石英等材料,有效提高了焊接精度和效率。

“這種新型手持激光焊接機器人,是我國擁有自主知識產權的新型焊接智能裝備技術之一。在實際使用中,可進行微型焊接。”王克鴻說, 激光束經聚焦后可獲得很小的光斑,且能精確定位,今后將可應用于大批量自動化生產的微、小型工件的組焊中。

但在相關專家看來,目前,盡管我國在激光焊接領域已取得了新突破,但應用領域仍比較狹窄,要實現(xiàn)多領域大規(guī)模應用,亟待通過深化協(xié)同創(chuàng)新,在更高功率的激光器光源穩(wěn)定性上,以及焊接工藝及材料、焊接工藝對設備要求及焊接過程參數(shù)監(jiān)測和控制技術等方面進行研究,提升全省激光焊接產業(yè)的核心競爭力。同時,要加快制定相關國家標準和出臺鼓勵焊接設備采購國產化的政策,更好地推動激光焊接產業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展,為建設航空航天、交通、海洋強國,提供重要的裝備技術支撐。

來源:科技日報

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