■本报记者 沈春蕾
近日，在江苏扬州巧智鑫自动化设备有限公司，专家组现场验收了国家重大专项“全自动激光拼焊生产线研制”课题，该课题由中国科学院沈阳自动化研究所（以下简称沈阳自动化所）牵头承担。
沈阳自动化所副研究员房灵申是参与该课题的研究人员之一。他告诉《中国科学报》记者：“从最初的技术研发到最终交付用户，标志着全自动激光拼焊生产线国产化的成功，这不仅打破了国外板材激光拼焊生产线对我国的垄断，还提升了我国汽车零部件加工乃至整个制造业的水平和国际地位。”
多个单位参与合作
据房灵申介绍，“全自动激光拼焊生产线研制”课题由四家单位承担，他们分别是：中科院沈阳自动化所、中科院自动化所、苏州长光华芯光电技术有限公司和江苏省（扬州）数控机床研究院。
作为课题牵头单位，沈阳自动化所的主要任务是开发一条长焊缝（2200mm）全自动激光拼焊生产线，并对全自动激光拼焊生产线性能的稳定性、功能的齐全性和工艺的完整性作进一步深入研究。
沈阳自动化所不仅就薄板定位夹紧原理与实现技术、国产激光器激光拼焊应用技术、激光焊缝跟踪与质量检测技术、长焊缝激光拼焊生产线技术、长焊缝成型与焊接工艺技术和离散材料焊接工艺技术开展了重点研究，还进一步完善了全自动激光拼焊生产线性能的稳定性、功能的齐全性和工艺。
另外，中科院自动化所承担的子课题是“激光焊缝跟踪系统研究”，苏州长光华芯光电技术有限公司承担的子课题是“国产4KW光纤耦合激光器研制与应用技术研究”，江苏省（扬州）数控机床研究院承担的子课题是“全自动激光拼焊生产线制造加工与加工工艺研究”。
四家合作单位经过多年的努力，开发的全自动激光拼焊生产线可焊接板材厚度为0.5～3mm，最大焊接速度达9m/min，最大焊接效率5件/min，多组同时拼焊数≥3，满足250～2200mm焊缝长度焊接要求，目前已为汽车用户实际加工20万件以上。
打破垄断填补空白
这条研制成功的全自动激光拼焊生产线，不仅替代国外进口生产线用于车用激光拼焊板批量生产，还填补了我国全自动激光拼焊生产线的空白。
随着全自动激光拼焊生产线投入使用后，国外同类设备大幅降价。以瑞士Soudronic公司为例，未开发前该生产线进口价为5000万元一条，实现国产化后降为2300万元一条。“我们掌握全自动激光拼焊生产线研制技术后，将直接提升国产激光焊接装备研制水平。”他说。
项目组还完成了国产光纤激光器激光拼焊应用与工艺技术研究，填补了我国国产大功率光纤激光器（4KW）激光拼焊应用与工艺技术空白，为国产大功率激光器进一步产业化奠定了基础。
此外，项目组研制的激光拼焊焊缝自动跟踪与质量检测技术，成功用于激光拼焊板批量生产中；同时，焊缝自动跟踪技术已经辐射应用到大型结构件焊接当中，完成了锻压床身自动化焊接和煤机自动化焊接的两个示范应用项目。
课题组研究人员表示，激光拼焊板是汽车轻量化以来最成功的一项技术。“激光拼焊板应用，原来只有进口汽车和合资高档汽车在用拼焊板，现在由于激光拼焊板价格下降，国产汽车比如奇瑞、江淮、长城等国产品牌汽车也已开始批量使用。”
房灵申说：“我们的研究是为了建成面向汽车、钢铁等重点行业的激光拼焊研发平台，实现拼焊技术的引进—吸收—再创新，提升我国在该领域的研发水平和具有自主知识产权的创新能力。”
成套技术实现转移
今年4月，沈阳自动化所将激光拼焊生产线生产装备与工艺成套技术成功实现转移。江苏巧智鑫自动化设备有限公司是一家专业从事激光拼焊板加工的企业，该公司的投资方在汽车行业拥有多年的从业经验，熟悉行业的各种规章制度，积攒了丰富的人脉关系，有利于帮助其迅速打开市场。
此外，“全自动激光拼焊生产线研制”课题的成果还在南京宝钢住商金属制品有限公司等机构进行了应用，使用效果良好，能满足车用钢板激光拼焊的需求。课题组研究人员说：“虽然研究成果已经在企业得到成功的示范应用，但我们还需要思考产业化问题，并进一步提高与国外产品竞争的优势，满足市场快速发展中的新需求。”
为此，项目组科研人员将继续深入开展激光拼焊新工艺、新技术研究，同时加强激光加工技术和机器人化装备的集成研究，提高激光加工成套装备的机器人化和智能化水平，更加快速地响应市场或企业对新材料和新产品的新产品需求。
“激光拼焊生产线只是轿车车身加工制造中的一套设备，白车身（完成焊接但未涂装之前的车身）制造还需要上游的开卷落料和下游的冲压成型。”课题组研究人员也希望轿车车身厂商就上述生产成套生产线给予支持。
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