鈑金激光焊接技術(shù)領(lǐng)航者 | 通快中國智能工廠實例

通快機(jī)床事業(yè)部總經(jīng)理顧永麟：激光焊接技術(shù)一定會以與傳統(tǒng)焊接方式共存的形態(tài)在鈑金行業(yè)普及，它會成為實現(xiàn)智能制造的一種標(biāo)準(zhǔn)加工手段，通快智能鈑金工廠的角色是這場新技術(shù)變革的領(lǐng)航者。

 

隨著市場競爭的加劇，現(xiàn)代企業(yè)所處的市場環(huán)境正在深刻變革，滿足客戶個性化需求逐漸成為競爭的焦點。因此，企業(yè)的生產(chǎn)方式逐漸轉(zhuǎn)向以高柔性自動化生產(chǎn)為導(dǎo)向的各種先進(jìn)生產(chǎn)模式，目前生產(chǎn)類型大致可以劃分為三種：大量流水生產(chǎn)、多品種小批量生產(chǎn)和單件生產(chǎn)。當(dāng)下中國鈑金制造業(yè)以多品種小批量為主流形態(tài)，這種生產(chǎn)方式開始占據(jù)越來越重要的地位。
 

需求的變化

需求的變化逐漸暴露出一個問題：“沖折切”三大工序效率和精度不斷提升，節(jié)拍短促且工時可控；而焊接及其后處理相關(guān)工序，保持著幾乎數(shù)十年不變的低質(zhì)低效狀態(tài)。 這給鈑金用戶的直觀感受就像一個上肢力量發(fā)達(dá)的壯漢，卻始終保持著一雙極不協(xié)調(diào)的筷子腿。 焊接，已經(jīng)成為新生產(chǎn)模式下的瓶頸。

大量工時花費在焊接相關(guān)工序

我們通常認(rèn)為，激光焊接技術(shù)只在大批量流水生產(chǎn)模式中具有優(yōu)勢，例如整車和汽車零部件制造業(yè)已經(jīng)將激光焊接作為一種標(biāo)準(zhǔn)加工方式。而實際上針對多品種小批量的生產(chǎn)模式，通快已經(jīng)提供了成熟的解決方案。

通快5020設(shè)備產(chǎn)品集

在歐洲，數(shù)百家不同領(lǐng)域的鈑金加工商都因為采用了通快 5020 激光焊接系統(tǒng)而發(fā)生著潛移默化的制造升級；在中國，數(shù)十家企業(yè)正在利用 5020 設(shè)備創(chuàng)造新的機(jī)遇——物流，軌道交通，電力設(shè)備，傳統(tǒng)鈑金——通快 5020 正與中國客戶一起見證這場焊接技術(shù)的升級之路。 如果將時間軸拉回到上世紀(jì)八十年代，我們會發(fā)現(xiàn)此刻的情形與當(dāng)年奔馳大眾等汽車巨頭首次嘗試將激光焊接技術(shù)用于車身制造何其相似。

激光焊接，在通快智能工廠
 

那么激光焊接在鈑金加工行業(yè)究竟帶來了什么樣的轉(zhuǎn)變呢？通快迪琴根總部激光焊接研究中心的數(shù)據(jù)顯示，激光焊接可以平均減少百分之八十六的工時。

效率上的顯著提升得益于該技術(shù)的三大優(yōu)勢：

1.數(shù)倍于傳統(tǒng)焊接的速度（10-15倍）；

2.焊縫美觀幾乎無需拋光打磨；

3.極低的熱變形量。

那么在通快中國智能工廠的實際情況又是如何呢？我們對現(xiàn)有130種產(chǎn)品中篩選出56件實施了激光焊接工藝并進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)85%的產(chǎn)品工時在實現(xiàn)激光焊接工藝后都有所減少，其中工時減少率超過50%的合計有17件。在排除掉工時增加的工件后（即不適合激光焊接），平均減少率達(dá)到了48%。看起來已經(jīng)很不錯了，但跟86%的理想值仍然存在差距。

工時減少率（負(fù)值代表工時增加）
 

因此，我們進(jìn)一步對各工序（焊接 / 拋光 / 整形）在激光焊接工藝實施前后的工時變化進(jìn)行具體分析，發(fā)現(xiàn)拋光工時減少幅度最大，即對工時減少的影響效果最明顯，而焊接工時似乎并沒有如預(yù)期大幅縮減。

各工序?qū)r減少的影響效果
 

國內(nèi)鈑金從業(yè)者的困惑

為了探求激光焊接效率提升瓶頸的原因，我們也曾與國內(nèi)使用了本土激光焊接產(chǎn)品的鈑金從業(yè)者進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)兩大因素制約了激光焊接技術(shù)在鈑金行業(yè)的良好應(yīng)用，主要包括：

這些制約因素帶來的負(fù)面效應(yīng)是：

工裝，縮減工時的關(guān)鍵

擁有 Trulaser Robot5020 激光焊接機(jī)器人，就意味著邁出了制勝的第一步。對于通快智能工廠來說，制約焊接效率大幅提升的只剩下一個因素——缺乏設(shè)計尤其是工裝設(shè)計理念。

對此，智能工廠總經(jīng)理孟瑜提出了一個全新的概念——“焊接效率因子”，即實際焊接時間（焊接）占全部焊接相關(guān)（焊接、裝夾、后處理）工時的比值。 這樣一來，我們就有了極為直觀的指標(biāo)，去對比鈑金工裝對裝夾效率的影響效果，并觀察工裝設(shè)計作為一種經(jīng)驗知識在工廠內(nèi)的積累狀況。

三種常規(guī)工件的焊接效率因子變化趨勢

上圖可以看出，焊接效率因子在最初甚至低于基準(zhǔn)線（基準(zhǔn)線是傳統(tǒng)焊接效率因子），因為技術(shù)員尚未熟練掌握工裝設(shè)計能力，通用夾具裝夾時間過長。后期隨著工裝設(shè)計能力的提升，裝夾時間大幅縮短，焊接效率因子快速增長，持續(xù)了大約 9 個月，最終維持在了可觀的 0.7 到 0.8 之間，平均工時減少率也從 54% 增長到了 78% 。

這個數(shù)值意味著， 隨著鈑金工裝的使用，繁瑣的裝夾變得極為簡單，原本冗長的焊接變得緊湊可控，良好的平衡了各工序節(jié)拍，減輕了庫存壓力和工時損失。
 

變革的發(fā)生

激光焊接的強(qiáng)大優(yōu)勢和良好應(yīng)用之間需要一座橋，這座橋就是高性能的加工設(shè)備和激光焊接設(shè)計理念。 沒有這座橋，我們會發(fā)現(xiàn)高速高效高質(zhì)幾乎是不可抵達(dá)的空中樓閣。國內(nèi)粗糙的設(shè)備和設(shè)計理念空白讓困惑的用戶甚至產(chǎn)生了這樣的疑問，激光焊接到底適不適合鈑金行業(yè)？