多年來，在航空航天、交通、深海裝備領(lǐng)域，一些非標關(guān)鍵零部件需靠人工焊接。用中國中車集團有限公司相關(guān)專家的話來說，“這些關(guān)鍵零部件焊接技術(shù)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，記者從江蘇無錫錫山經(jīng)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(chǎn)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(yīng)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(shù)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(shù)提出更高要求

近20多年來，我國鐵路前后經(jīng)過6次大面積提速，為經(jīng)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(zhì)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(shè)，預(yù)計投產(chǎn)新線3700公里左右。

相關(guān)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(zhì)量輕、耐腐蝕、外觀平整度好、容易制造復(fù)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(yīng)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(zhuǎn)向架等作為高速列車上的重要組成部件，其質(zhì)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(shù)研發(fā)中心主任、首席技術(shù)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(zhuǎn)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(shù)提出更高要求，自然也帶動了加工技術(shù)的改進，激光焊接切割一體機的高新技術(shù)，也隨之引進到鐵道車輛的制造生產(chǎn)線中。

相關(guān)專家介紹，軌道機車車體的要求就是牢固、尺寸、度高、品質(zhì)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。

盡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(chǎn)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(shè)備已難以達到焊縫質(zhì)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(yīng)用于大批量自動化生產(chǎn)的小微工件的組焊，實現(xiàn)自動化高速焊接。

▍產(chǎn)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(jīng)理劉海軍告訴記者，激光焊接技術(shù)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(yīng)用。之前，國內(nèi)激光焊接技術(shù)一直還處于實驗室階段，投入使用的少量激光焊接設(shè)備，也主要依靠進口，價格昂貴。

“我們?yōu)榇蚱萍す夂附釉O(shè)備的技術(shù)壁壘，促進國內(nèi)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(lǐng)域的應(yīng)用需求，開發(fā)新型焊接設(shè)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(shè)備研發(fā)，攻克了從材料到技術(shù)、工藝等多方面關(guān)鍵技術(shù)難題，終于研發(fā)成功，替代了進口。”何曉陽說。

相關(guān)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(shù)，和傳統(tǒng)焊接方法相比，其焊接技術(shù)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(chǎn)權(quán)的新型焊接智能裝備技術(shù)之一。在實際使用中，可進行微型焊接。”王克鴻說，激光束經(jīng)聚焦后可獲得很小的光斑，且能精確定位，今后將可應(yīng)用于大批量自動化生產(chǎn)的微、小型工件的組焊中。

但在相關(guān)專家看來，目前，盡管我國在激光焊接領(lǐng)域已取得了新突破，但應(yīng)用領(lǐng)域仍比較狹窄，要實現(xiàn)多領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)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(shè)備要求及焊接過程參數(shù)監(jiān)測和控制技術(shù)等方面進行研究，提升全省激光焊接產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。同時，要加快制定相關(guān)國家標準和出臺鼓勵焊接設(shè)備采購國產(chǎn)化的政策，更好地推動激光焊接產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，為建設(shè)航空航天、交通、海洋強國，提供重要的裝備技術(shù)支撐。