鈑金激光焊接技術(shù)領(lǐng)航者 | 通快中國(guó)智能工廠實(shí)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(huì)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(huì)成為實(shí)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(chǎng)新技術(shù)變革的領(lǐng)航者。

 

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，現(xiàn)代企業(yè)所處的市場(chǎng)環(huán)境正在深刻變革，滿足客戶個(gè)性化需求逐漸成為競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。因此，企業(yè)的生產(chǎn)方式逐漸轉(zhuǎn)向以高柔性自動(dòng)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(guó)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(kāi)始占據(jù)越來(lái)越重要的地位。
 

需求的變化

需求的變化逐漸暴露出一個(gè)問(wèn)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(shí)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(gè)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(shí)花費(fèi)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(shì)，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(shí)際上針對(duì)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?yàn)椴捎昧送?5020 激光焊接系統(tǒng)而發(fā)生著潛移默化的制造升級(jí)；在中國(guó)，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(guó)客戶一起見(jiàn)證這場(chǎng)焊接技術(shù)的升級(jí)之路。 如果將時(shí)間軸拉回到上世紀(jì)八十年代，我們會(huì)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(lái)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(shí)。

效率上的顯著提升得益于該技術(shù)的三大優(yōu)勢(shì)：

1.數(shù)倍于傳統(tǒng)焊接的速度（10-15倍）；

2.焊縫美觀幾乎無(wú)需拋光打磨；

3.極低的熱變形量。

那么在通快中國(guó)智能工廠的實(shí)際情況又是如何呢？我們對(duì)現(xiàn)有130種產(chǎn)品中篩選出56件實(shí)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(shí)在實(shí)現(xiàn)激光焊接工藝后都有所減少，其中工時(shí)減少率超過(guò)50%的合計(jì)有17件。在排除掉工時(shí)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(lái)已經(jīng)很不錯(cuò)了，但跟86%的理想值仍然存在差距。

工時(shí)減少率（負(fù)值代表工時(shí)增加）
 

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

各工序?qū)r(shí)減少的影響效果
 

國(guó)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(guó)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(duì)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(lái)的負(fù)面效應(yīng)是：

工裝，縮減工時(shí)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(duì)于通快智能工廠來(lái)說(shuō)，制約焊接效率大幅提升的只剩下一個(gè)因素——缺乏設(shè)計(jì)尤其是工裝設(shè)計(jì)理念。

對(duì)此，智能工廠總經(jīng)理孟瑜提出了一個(gè)全新的概念——“焊接效率因子”，即實(shí)際焊接時(shí)間（焊接）占全部焊接相關(guān)（焊接、裝夾、后處理）工時(shí)的比值。 這樣一來(lái)，我們就有了極為直觀的指標(biāo)，去對(duì)比鈑金工裝對(duì)裝夾效率的影響效果，并觀察工裝設(shè)計(jì)作為一種經(jīng)驗(yàn)知識(shí)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(shì)

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?yàn)榧夹g(shù)員尚未熟練掌握工裝設(shè)計(jì)能力，通用夾具裝夾時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。后期隨著工裝設(shè)計(jì)能力的提升，裝夾時(shí)間大幅縮短，焊接效率因子快速增長(zhǎng)，持續(xù)了大約 9 個(gè)月，最終維持在了可觀的 0.7 到 0.8 之間，平均工時(shí)減少率也從 54% 增長(zhǎng)到了 78% 。

這個(gè)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(jiǎn)單，原本冗長(zhǎng)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(kù)存壓力和工時(shí)損失。
 

變革的發(fā)生

激光焊接的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)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(jì)理念。 沒(méi)有這座橋，我們會(huì)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(guó)內(nèi)粗糙的設(shè)備和設(shè)計(jì)理念空白讓困惑的用戶甚至產(chǎn)生了這樣的疑問(wèn)，激光焊接到底適不適合鈑金行業(yè)？