2023年3月28日-29日，首屆中國商用車論壇在湖北十堰舉辦。本屆論壇由中國汽車工業(yè)協(xié)會、湖北省經(jīng)信廳、東風(fēng)公司和十堰市人民政府共同主辦，以“應(yīng)變 求變 謀變——共創(chuàng)商用車發(fā)展新局面”為主題，共設(shè)“1場閉門峰會+1個大會論壇+4個主題論壇”，旨在聯(lián)合能源、交通、信息等各方力量，共同探討商用車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，推動商用車高質(zhì)量發(fā)展。其中，在3月29日舉辦的“專用車高質(zhì)量發(fā)展”主題論壇上，杭州凱爾達(dá)焊接機(jī)器人股份有限公司華南大區(qū)負(fù)責(zé)人曹靈敏發(fā)表了主題演講《新集成標(biāo)準(zhǔn)中的創(chuàng)新與應(yīng)用》。以下內(nèi)容為現(xiàn)場發(fā)言實錄。
大家好！今天，我向大家介紹一下我們凱爾達(dá)伺服焊接系統(tǒng)在新集成標(biāo)準(zhǔn)中的創(chuàng)新與應(yīng)用。剛剛聽了各位專家、領(lǐng)導(dǎo)的介紹，我對專用車的高質(zhì)量發(fā)展，有了更清晰的認(rèn)識。我今天就通過一些新的焊接工藝、從降低企業(yè)造車成本的角度來進(jìn)行一些陳述。
我今天的介紹大概分為三個部分：一個是凱爾達(dá)在新集成標(biāo)準(zhǔn)中的創(chuàng)新，一個是具體的一些行業(yè)應(yīng)用案例，還有一個，就是我們凱爾達(dá)的企業(yè)介紹。
第一個，創(chuàng)新。說到這個創(chuàng)新，我首先向大家介紹一下我們機(jī)器人行業(yè)對弧焊市場的一個區(qū)分。我們一般根據(jù)應(yīng)用行業(yè)的不同，將市場分成汽車工業(yè)、一般工業(yè)和工程機(jī)械建筑行業(yè)。其中，汽車工業(yè)的技術(shù)要求和焊接標(biāo)準(zhǔn)，是非常高的。
首先，隨著技術(shù)的迭代和產(chǎn)品的升級，咱們汽車行業(yè)在實現(xiàn)EV化，就是新能源化的同時，輕量化也是非常重要的一個指標(biāo)。而實現(xiàn)輕量化的一個主要方式，就是把一些零部件材料，用更薄的高強鋼或者鋁合金來替代。但是這樣會出現(xiàn)一個新的問題，更薄的高強度鋼或者鋁合金，它的焊接難度更大，在保證焊接質(zhì)量的前提下，需要更專業(yè)的焊接技術(shù)人員。這給我們企業(yè)的人員引進(jìn)，造成了很大的困擾。而我們凱爾達(dá)的伺服焊接系統(tǒng)，就能很好的解決這個問題，即使從業(yè)人員的專業(yè)技能不足，伺服焊接也能保證高品質(zhì)的焊接效果。
下面簡單給大家介紹一下我們伺服焊接工藝的一些特點和應(yīng)用。
第一個，就是幾乎零飛濺，這個特點我們在很多新能源行業(yè)特別是電池托盤和電池盒客戶那邊是廣受好評的，跟傳統(tǒng)的短路過渡相比，我們的焊接飛濺量可以比傳統(tǒng)的機(jī)器人短路焊接減少99%以上，焊接完工件表面基本上是沒有飛濺附著的，完全可以省掉后續(xù)的打磨環(huán)節(jié)，這樣可以降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。
第二個，更快的焊接速度。我們不但可以實現(xiàn)更快的起弧和熄弧，這個比常規(guī)的機(jī)器人焊接，速度能提高2倍左右，還能通過提高機(jī)器人的短路焊接頻率，可以提高到125赫茲至150赫茲之間。這個短路焊接頻率可以實現(xiàn)更快的焊接速度，在一些高強度超薄板的焊接領(lǐng)域，我們的最高焊接速度可以達(dá)到2.5米每分鐘。什么概念呢？就是跟常規(guī)的機(jī)器人短路焊相比，我們的伺服焊接效率，要高3到5倍。
第三個，通過我們的弧長自適應(yīng)控制技術(shù)，可以具備超強的間隙搭橋能力。這個超強的間隙搭橋能力比較抽象，我說具體一點，在工件焊縫更寬的情況下，我們能夠輕松實現(xiàn)焊接。打個比方，兩個毫米厚的板材，在它的焊縫寬度達(dá)到2毫米情況下是比較難焊接的，但是我們這款伺服焊接系統(tǒng)，可以非常輕松地實現(xiàn)焊接。
我剛從福建過來，我們在那邊做了一個項目，就是新能源的電池托盤，這個產(chǎn)品有一個規(guī)格的材料板厚是1.5毫米，但是它的組對焊縫間隙達(dá)到了1毫米，同時還要保證電池托盤的氣密性，保證不能漏氣漏油。這個對常規(guī)的焊接工藝來說是非常難實現(xiàn)的，但是用我們伺服焊接系統(tǒng)可以非常輕松做到。目前這個項目已經(jīng)交付了，產(chǎn)品的合格率達(dá)到99.5%以上，這個就是超強間隙搭橋能力的一個體現(xiàn)。
第四個，我們能夠通過更低的熱輸入量，來控制產(chǎn)品的焊接變形，焊接完以后基本上不會有熱變形，這個也是我們在很多客戶那里的一個亮點。我們做了很多燃油車的汽車油箱，新能源的電池托盤，還有汽車的車門蓋板，它們對焊接變形是非常忌諱的。我們能夠?qū)崿F(xiàn)超低的熱輸入量，比如焊接鋁合金，我們的熱輸入量能比傳統(tǒng)的手工TIG焊降低90%以上。同時很多產(chǎn)品外表是有要求的，背面的熱影響區(qū)，也是有成型要求的，比如車門、蓋板，我們通過超低的熱輸入量，能把產(chǎn)品背面熱影響區(qū)控制得非常非常小，可以減少后續(xù)的修整環(huán)節(jié)。
第五點，適應(yīng)多材料焊接。我們伺服焊接系統(tǒng)可以焊接碳鋼、不銹鋼、鍍鋅板、鋁合金，甚至銅等等多種材料，我們都能焊接。我們在福建的一些行業(yè)像閥門，它表面要做耐磨層、耐腐蝕層或者密封層等等，做堆焊或熔覆，這塊我們也有非常明顯的優(yōu)勢。
我再介紹一下通過我們伺服焊接工藝的高速響應(yīng)送絲控制與電流波形控制相結(jié)合，能夠衍生擴(kuò)展的一些焊接工藝，這個在很多客戶的產(chǎn)品焊接里面，都有實際應(yīng)用，效果也是非常好的。
第一個，伺服螺旋擺動焊。這個在汽車工業(yè)里面一些散熱器、壓縮機(jī)、新能源車蓋板、汽車空調(diào)冷卻管等等的應(yīng)用是非常廣泛的，有很多成熟的客戶。
第二個，連續(xù)間歇焊。這個焊縫的成型就是我們經(jīng)常說的魚鱗狀焊縫，這個就是連續(xù)間歇焊的焊接效果。
第三個，伺服脈沖交替焊。我們伺服焊接工藝熱輸入量是非常低的。但是像我們焊商用車的汽車大梁，這些板材比較厚的情況下要怎么實現(xiàn)焊接呢？就是通過伺服脈沖交替焊。這個可以達(dá)到更高的熔深，同時保證焊接強度。目前伺服脈沖交替焊主要是用在3毫米以上的鋁合金，這一塊焊接效果是非常好的，比如汽車的側(cè)骨架總成，還有商用車大梁。
第四個，大小電流交替焊。就是雙脈沖焊接，它能夠焊接是更厚的板材，可以焊到5毫米以上的板材。
我們來看看各個工藝的焊接效果。
這個就是伺服螺旋擺動焊。大家可以看這個視頻，我們主要是通過機(jī)器人的螺旋擺動焊槍實現(xiàn)魚鱗狀的美觀焊道。這個主要優(yōu)勢在于什么呢？它能夠焊接非常薄的板材，鋁合金的板材最薄可以焊到1毫米，同時保證背面基本上是不需要打磨、修整的。這是我們非常有優(yōu)勢的地方。視頻這邊就是在進(jìn)行螺旋的擺動，它在焊接過程中基本上是沒有飛濺的，焊接的工件表面也不會有飛濺附著，不需要打磨。
大小電流交替焊，就是剛才說的雙脈沖，我們是一個高頻脈沖疊加一個低頻脈沖，它能量大的脈沖主要作用是融化熔滴，還會有另一個脈沖，把熔滴過渡到母材上面去同時對熔池進(jìn)行攪拌。設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)可實現(xiàn)在通常的脈沖頻率上強加一個0.5-10Hz 的低頻脈沖，這樣就實現(xiàn)了能量大小的協(xié)調(diào)，無需擺動就可實現(xiàn)漂亮的魚鱗紋效果。
這個視頻就是連續(xù)間歇焊。我們在很多客戶這邊用途是非常廣泛的，它不需要進(jìn)行螺旋擺動。伺服弧焊工藝與脈沖焊接工藝相互融合，高速響應(yīng)的送絲控制與電流波形控制相結(jié)合，焊絲回抽起弧自動調(diào)整電弧長度，使電弧更精準(zhǔn)。我們一個焊接周期包括焊接期間和冷卻期間，其中焊接期間是通過熔滴的過渡將焊材移至母材，并形成熔池。冷卻期間，就是把熔滴進(jìn)行凝固，它是一段在焊接，一段在凝固，這樣工件會產(chǎn)生一個周期性振蕩。周期性振蕩就能夠把我們?nèi)鄢剡M(jìn)行攪拌，同時把焊縫中間一些保護(hù)性的氣體或者溶解的氣體釋放，這樣可以有效避免焊縫產(chǎn)生氣孔或者裂紋等等一系列焊接缺陷，這樣就可以有效保證焊縫的強度，提高力學(xué)性能。這個我們原來在福建南平一個客戶那邊，做商用車的大梁，他的鋁合金焊接用的這個工藝，焊接效果是非常好的。
這個就是剛才說的伺服脈沖交替焊。它的特點就是更高的熔深，同時更大的熱輸入量。我們常規(guī)的伺服短路焊接熱輸入量是有限的，并不適合厚度大于3毫米的中厚板鋁合金焊接。而這款伺服脈沖交替焊接工藝是可以焊接厚板材的。脈沖階段的高頻脈沖電流提供了更高的焊接熱輸入量，并使得熔滴對熔池的沖擊和攪拌作用增強。這個時候可以有效降低焊縫的氣孔率，并細(xì)化了焊縫晶粒尺寸，這樣有利于提高焊縫的力學(xué)性能，增加熔池的深度，進(jìn)一步擴(kuò)大了伺服焊接工藝在鋁合金焊接中的應(yīng)用范圍。
這個工藝主要有幾個優(yōu)勢：一個是更低的焊縫氣孔率。其次，焊接的飛濺是非常小的，基本上是沒有焊接飛濺的。精準(zhǔn)可靠的熔深，因為它是通過高頻的脈沖來進(jìn)行對母材的沖擊，它對熔池會有一個攪拌的作用，它的熔池是非常可靠的。它的焊接速度非常快。焊接外觀是非常完美的。
我下面給大家講一下伺服焊接系統(tǒng)在客戶那邊的一些實際使用案例。
這是我們一個側(cè)骨架總成的客戶。具體哪個客戶我就不透露了。這個建設(shè)背景也是當(dāng)時客戶對我們焊接提出的一個要求，主要材料是用6系鋁合金，但是也有少量的5系鋁合金，就是6系鋁合金搭配5系鋁合金。這個客戶的難點，一個是它的材料厚度范圍非常大，整個工件最厚到5毫米，最薄到1毫米，都是鋁合金。這個在很多焊接工藝?yán)锩鎭碚f是非常難以實現(xiàn)的。但是我們通過伺服焊接工藝都可以輕松實現(xiàn)焊接，而且這邊有的焊縫寬度在1.5毫米。如果是1.5毫米的焊縫寬度，板材又比較薄的情況下非常容易出現(xiàn)兩個問題：一個是焊接會缺孔；第二，焊縫會咬邊。這兩種情況我們伺服系統(tǒng)都可以非常完美地解決。
我給大家看一下解決方案。這個就是我們當(dāng)時具體的實施方案，也是我們落地以后的具體情況。我們這個方案是用了四臺機(jī)器人進(jìn)行兩兩雙機(jī)聯(lián)動，也就是兩臺焊接機(jī)器人進(jìn)行一組雙機(jī)聯(lián)動的焊接。這里面汽車座椅、車門蓋板一般打磨量是非常大的。我們通過伺服焊接工藝，完全不需要打磨。單單一個打磨工序，算上轉(zhuǎn)運，基本上每個工件至少能省下8到10分鐘。
這是第二個項目，是焊接后圍里板、座椅靠背跟左右兩個輪罩的焊接。這個客戶當(dāng)時出現(xiàn)了一個什么問題呢？它的最薄的板材只有0.7毫米，相當(dāng)于兩張紙的厚度，原來是用常規(guī)的機(jī)器人短路焊和人工焊接，經(jīng)常會出現(xiàn)什么問題呢？焊接飛濺非常大，而且這個吸能盒非常容易燒穿。如果焊縫出現(xiàn)燒穿，就是一個洞在那里，人工補焊非常費時間，而且補焊的勞動強度非常大，焊接工藝難度也是非常大的。我們通過伺服焊接，焊縫成型良好，熔深良好，沒有燒穿的現(xiàn)象。這就是我剛才跟大家說的熱輸入量非常低，可以有效保證板材不會給它燒穿。通過這個工藝，第一是不需要專門的清理跟返修了，清理就是清理焊渣，返修就是在焊接缺陷產(chǎn)生的時候，用人工去給它補焊或者去檢測，我們清理返修這個工藝可以省下來了。單單這個工序我們每件工件可以省8.4分鐘，這個時間對企業(yè)來說，可以生產(chǎn)多少件產(chǎn)品。這是對比，大家可以看一下。左邊的是客戶原有的工藝，熱輸入量非常大，飛濺比較大，焊接的變形非常大，成型不是特別美觀，而用我們的伺服焊接工藝以后，熱輸入量很小，沒有飛濺，變形量很小，成型美觀。
下面這個照片就是背面的熱影響區(qū)，主要是用于一些汽車的外觀件，比如車門。如果常規(guī)的焊接，它背面熱影響區(qū)比較大會透出來，就需要進(jìn)行兩道甚至三道的打磨，把表面進(jìn)行美化。左右兩邊照片是我們伺服焊接工藝焊接出來的效果，基本上沒有突出來的痕跡。這個單單省兩三道打磨工藝，省下來一個工人的工錢，時間成本，還有轉(zhuǎn)運成本，這塊就可以省得非常多。這個優(yōu)勢是比較明顯的。
這個案例是一個汽車門蓋，這是廣東的一個客戶。他之前板材非常薄，0.8毫米的板材也非常容易焊穿，當(dāng)時用其他品牌的機(jī)器人做常規(guī)的短路焊接，也是一直有破。0.8毫米短路焊接用在一般工業(yè)比較多。汽車工業(yè)的焊接標(biāo)準(zhǔn)跟焊接難度是比較高的，比如汽車經(jīng)常用的DC03等等一些特殊材質(zhì)，焊接的難度比較大，這個時候就很容易焊穿。這個時候用伺服焊接工藝就可以很好地解決這個問題。
這里有原有工藝跟現(xiàn)在伺服焊接工藝的對比。原有工藝用的是國外一個牌子，具體的價格我就不太好透露，但是我可以說他們一臺電源價格就是我們整套系統(tǒng)的價格了。這相當(dāng)于用我們國產(chǎn)的伺服焊接工藝完全取代了進(jìn)口的焊機(jī)焊接工藝，而且焊接效率提高了3到5倍。當(dāng)時客戶補焊用的是手工焊，工人用手工焊，它的持續(xù)時間跟電流大小是不好控制的，非常容易焊穿。用機(jī)器人焊接是沒有一處焊穿的，而且我們熱影響區(qū)非常小，打磨工作量會比較小，而且打磨時力度可以標(biāo)準(zhǔn)化。
這個客戶做是汽車座椅的骨架。汽車座椅對飛濺的控制要求是非常高的，因為里面很多死角，是很難打磨的。這個時候?qū)ξ覀兊暮附蛹夹g(shù)要求就很高了，而且它用的是二氧化碳。大家知道，在焊接工藝?yán)锩?，常?guī)用二氧化碳焊接產(chǎn)生的飛濺是比用混合氣焊接飛濺率要高的。那有的客戶為什么用二氧化碳呢？二氧化碳在生產(chǎn)成本中比混合氣低非常多，一瓶二氧化碳的成本比一瓶混合氣的成本大概低2/3左右。如果企業(yè)為了保證超低飛濺，用混合氣去生產(chǎn)，成本會非常高，而用伺服焊接工藝，只用二氧化碳就可以實現(xiàn)用混合氣的效果，焊接飛濺可以控制得非常小?？蛻粼瓉碛玫氖腔旌蠚膺M(jìn)行焊接，我們現(xiàn)在用的是二氧化碳，大幅降低了客戶的用氣成本，相當(dāng)于每天用氣的成本可以幫客戶這邊省2倍下來，而且我們的焊接基本上沒有飛濺附著的，完全可以省掉工人打磨這道工序。
下面介紹一下我們凱爾達(dá)的企業(yè)情況。底下是我們公司的一個鳥瞰圖，大家可以看一下。我們凱爾達(dá)成立于2009年，跟安川電機(jī)2013年合資，是一家以工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及工業(yè)焊接技術(shù)為支撐，為客戶提供焊接機(jī)器人及工業(yè)焊接設(shè)備的高新技術(shù)企業(yè)，2021年在上?？苿?chuàng)板成功上市。
凱爾達(dá)公司目前有400多人，單單研發(fā)團(tuán)隊就占了100多人。說明我們主要是以研發(fā)技術(shù)為主的，包括焊接工藝、在焊接領(lǐng)域的一些新型應(yīng)用技術(shù)，也是目前國內(nèi)唯一一家在伺服焊接領(lǐng)域能夠跟國外一些知名品牌進(jìn)行PK的企業(yè)。
通過團(tuán)隊不斷努力和創(chuàng)新，我們公司目前已經(jīng)有100多項國家發(fā)明專利，而且我們作為第一起草人，起草了六項國家標(biāo)準(zhǔn)，同時作為參與起草人，起草了七項國家標(biāo)準(zhǔn)。這是我們凱爾達(dá)比較自豪的一個點。
近年來，積極響應(yīng)國家號召，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級，我們凱爾達(dá)推出了超低飛濺機(jī)器人焊接系統(tǒng)，還有伺服焊接系統(tǒng)。這個系統(tǒng)非常好地減少了打磨等后處理工序，能夠降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，受到了企業(yè)的好評。
我的介紹就到這里，謝謝大家！
