中国科高校煜宸吞噬全激光焊接难点,航天科技

作者:韦德国际1946

近日,中国航天科技集团有限公司八院800所航天复杂构件智能化激光焊接单元取得突破。

2017年全国新能源汽车发展速度远超过以往,多个国家已经出台禁售燃油车法规。据中国汽车工业协会数据,2017年11月新能源汽车产销12.2万辆和11.9万辆,同比增长69.4%和83.1%。2017年1-11月,新能源汽车产销63.3万辆和60.5万辆,同比增长50.4%和52.8%。

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该智能单元实现了航天复杂构件激光焊接过程的全自动化无人焊接,效率提高10倍以上。目前,该智能单元已成功完成3个型号各10余件试验件的焊接验证,焊接过程稳定可靠,产品质量满足设计要求。 来源:航天科技网站

根据赛瑞研究统计的数据,第1-11批新能源汽车推广应用车型目录共计5687个数据样本。其中,客车和乘用车数量在推荐车型总数量中占据了较大份额,两者占比分别达59%和30%。在5687个推荐车型中,江苏省获批新能源推荐车型1324个,是全国获批新能源车型最多的省份,占新能源推荐车型总数量的23.3%,这得益于江苏新能源产业上下游企业的成熟配套和良好衔接。

今年政府工作报告的重要内容之一就是围绕推动制造业高质量发展,强化工业基础和技术创新能力,促进先进制造业和现代服务业融合发展,加快建设制造强国。航空工业是制造业的支柱产业之一。近年来,我们国家的航空工业在技术领域有了持续的突破。

据悉,中科煜宸经过多年的技术积累,开发的激光焊接成套技术及装备已处于国内领先地位。近三年来,成功研制并交付了包括远程激光焊接系统、激光—MIG复合焊接系统、激光—TIG复合焊接系统、窄间隙激光填丝焊接系统、激光钎焊系统等新能源汽车整车及核心零部件制造装备20多台套。同时自主知识产权的激光焊接头、焊接过程中智能检测技术及闭环焊接质量控制等技术也已实现了产业化应用。

突破一:全自动焊接

在新能源汽车领域,煜宸激光专注汽车自动化焊接生产线的技术更新,在国内率先攻克了全铝车身及零部件的激光焊接难题。交付新能源汽车厂家的全铝车身侧围全自动化激光焊接线,解决了铝合金焊接工艺、压装、在线监测等关键技术,达到了国际领先水平。开发的电机转子激光焊接成套装备已成功交付新能源汽车厂家,精确的装配工艺和可靠的测试技术、丰富的装检自动化焊接技术经验,奠定了中科煜宸在电机转子激光焊接领域的领先地位。研制的电池包托架激光焊接单元也已在忠旺铝业集团成功运行。中科煜宸成为国内唯一能提供轻量化全铝车身、电池包、电机转子等关键部件激光焊接装备的供应商。

航空工业是技术密集型的产业,需要大量的先进技术进行支撑。目前,我们国家的航空工业在技术方面取得了长足的发展,在一些领域取得了突破。

得益于与忠旺铝业集团、KUKA系统公司全面的战略合作,煜宸激光可从材料创新设计和制造工艺到自动化制造生产线提供新能源汽车的全面系统解决方案。2017年公司分别与忠旺铝材、上海蔚来汽车、江淮汽车建立了战略合作关系,并分别签订了新能源汽车零部件及整车的激光焊接生产线订单,通过样板工程的建设,未来将引领新能源汽车制造工艺、焊接成套装备技术及自动化制造生产线向着高效及高质量方向发展。

2018年12月27日,航空工业制造院自主研制成功针对带筋壁板机器人双光束激光焊接的焊缝自动寻位系统,实现某型飞机带筋壁板工程验证件全自动焊接。

在核电和船舶领域,煜宸激光研制出拥有自主知识产权的大型复杂构件激光焊接成套工艺方法,成功解决了厚板激光复合焊接工艺、过程可靠性及接头质量控制难题,大大提升服务国家重大工程的能力,相关工艺技术已成功应用于ITER计划及中国自主聚变试验堆关键构件的建造。

该系统突破了空间曲面T形焊缝智能识别和测量关键技术,测量精度达到国际领先水平,解决了激光自动焊接工程化的瓶颈,实现某型飞机带筋壁板工程验证件全自动焊接,对增强焊接测控系统关键技术的自主可控能力、提升双光束激光焊接智能化水平具有重大意义。

在航空航天、轨道交通领域,依据航空航天、机车领域大尺寸、大构件、复杂结构件等特殊要求,通过对焊接头、焊接工艺及焊接工装夹具的重点研究,采用龙门机器人设计,底部搭载可移动式平台或滑台,方便大型工件移动和吊装,配合不同焊接加工头和专业焊机,可实现平板对接、搭接、环缝对接、平直T型材角接及弧形T型材角接等多种连接形式的单激光焊接、激光填丝焊接、激光复合焊接等。煜宸激光实现了中国高端制造领域关键零部件焊接难题的突破,为广大行业客户,提供国内最优国际领先的激光焊接高端装备解决方案。

突破二:航空航天复杂构件激光精细制造

资料图:激光精细加工

激光精细加工技术在航空航天复杂构件制造中有着不可替代的作用,在传统制造工艺无法满足的复杂构件微细加工中,如薄膜材料、硬脆材料和超合金材料的表面加工、修理、刻型、打孔、完整性标印等,先进激光制造技术因其在非接触加工、材料普适性等方面的显著优势,成为复杂构件表面精细制造的唯一选择。

资料图:激光制造

因此,国内外极力发展航空航天构件精细激光制造技术,以保证其在航空航天领域的国际领先地位。

西安交通大学长江学者梅雪松教授带领的激光精密制造与智能机器人团队,面向航天复杂曲面的结构功能一体化部件大尺寸表面功能图案精细制造、航空发动机热端部件功能图案表面完整性制造、航空发动机陶瓷型芯/叶片修理及功能结构复合制造等6类典型复杂构件的需求,结合团队在激光加工工艺开发、自动化装备制造、光机电协同控制等方面的研究优势,自主开发了6类复杂构件表面激光精细制造工艺与系列装备,将填补我国在航空航天制造领域的多项空白。

激光制造技术与装备的自主开发将解决我国航空航天构件表面高品质制造技术瓶颈,突破国外技术封锁,为我国新型航天器、航空发动机的研制提供关键制造技术。

突破三:激光增材制造技术

资料图:激光切割金属

激光增材制造技术,是制造领域的3D打印技术,它以激光/电子束作为热源,利用离散-堆积原理,通过熔化粉末或丝材逐层堆积,实现金属零件的直接制造。一飞院获奖产品激光增材制造高强高损伤容限钛合金系列大型复杂高效能整体构件是与北京航空航天大学合作,将全三维数字化设计技术与激光增材制造技术相结合研发而成的大型飞机金属构件,并在大型运输机上成功应用。该项技术的成功应用,必将对航空制造技术的发展产生深远影响。

资料图:航空航天零件精细加工

2018年世界粉末冶金大会暨展览会上,由航空工业一飞院和北京航空航天大学共同研发制造的激光增材制造高强高损伤容限钛合金系列大型复杂高效能整体构件荣获2018世界粉末冶金大会产品奖,且在10个获奖产品中排名第一。

这些大型3D打印件的装机应用,不仅为飞机结构带来显著的减重效果,还使一些结构件大大简化,在保障型号研制和提升飞机性能水平等方面发挥了重要作用。

突破四:多机器人异构协同控制技术

资料图:多机器人协同控制

多机器人异构协同控制技术的验证成功将提高机器人应用方案设计的品牌适用性,降低生产线改造、升级和扩展成本,在实际工程化应用中具有重要价值。

资料图:多机器人协同控制

2018年12月,航空工业制造院机器人系统集成工程中心在多机器人协同控制技术领域取得重要突破。

以KUKA、安川、发那科机器人为基础,搭建了包含四套双轴向移动平台的四机器人协同控制技术验证系统,并将该系统用于双光束激光焊接。针对不同品牌机器人间控制系统异构、无法直接通信和冗余机器人之间难以协同控制等问题,研发团队采用基于主从结构一致性理论的分布式多机器人协同控制方案,通过规定机器人和上层控制系统的主从角色构建系统的通信结构拓扑模型与控制模型,使各机器人末端执行器保持设定的距离和姿态。

资料图:多机器人协同控制

此控制技术的验证成功将提高机器人应用方案设计的品牌适用性,降低生产线改造、升级和扩展成本, 在实际工程化应用中具有重要价值。

技术的革新是航空工业进步的动力之一,航空工业的进步可以夯实制造业的基础。每天进步一点点,回头再看,进步一大步。

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