机器人焊接 无尘无噪音

2018-06-21 17:32 来源:广州日报

董春林

董春林

工学博士、研究员,广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院)副所长(副院长),中国-乌克兰巴顿焊接研究院中方院长。主持制定行业标准一项,获国防科技进步二等奖两项、航空科技进步一等奖两项、航空科技进步二等奖三项、中国机械工业科技进步二等奖一项,获国家发明专利多项,在核心刊物上发表50余篇学术论文。

研究方向

等离子弧焊、激光熔敷、激光焊接、搅拌摩擦焊等先进焊接技术的工艺、装备、过程控制及工程化研究

创新感言

在焊接领域很少有新技术诞生于中国,因为大家往往重视成果转化、关心如何将成果用于工业领域。但正是这种‘拿来主义’,使我们‘只知其然不知其所以然’,在实际应用过程中遇到问题常常束手无措。

所以,我们现在需要的是基础科研人才,在材料连接机理、焊接电弧物理及熔池行为、焊接结构力学等专业方向,需要开展扎实系统的基础理论研究。只有对这些基础的焊接物理冶金过程有了更深入的认识和解析,才能更好地解决实际工程技术问题。我想,在我国大部分的工程技术领域都是如此,这也是国家提出开展‘强基工程’的原因。


提到焊接,通常浮现在脑海里的是弧光、火花飞溅、伴随着刺耳噪声的画面,以及在高温下汗流浃背的焊工……

然而,广东省焊接技术研究所(广东省中乌研究院)里的一间实验厂房,颠覆了人们对焊接的固有印象——这里一尘不染,这里静悄悄,这里无焊工——高达3米的机器人对铝合金材料进行焊接,短短几分钟便完成“工作任务”,全程无噪音、无飞溅、无辐射。

在这背后,是中国-乌克兰巴顿焊接研究院中方院长董春林及其带领的团队,致力于发展“绿色焊接”技术,将人工智能与焊接技术相结合,与乌克兰巴顿研究所科研团队联手,开发国际先进的焊接技术。 

28年专注焊接专业多次承接重大攻关

焊接简单地说就是将两个零件连接成一个整体结构的制造技术,被称为工业缝纫机,小到制造一枚集成电路芯片、大到建造一艘航空母舰,都离不开焊接。

1990年,董春林考取吉林工业大学焊接专业,从此与“焊接”结下不解之缘。本科毕业后,他又在哈尔滨工业大学学习深造,获得了焊接专业的硕士和博士学位。“从接触这门专业开始,细细一数,今年已经是第28个年头。”董春林说。

二十多年来,董春林一直从事先进焊接技术的工艺、装备、过程控制及工程化研究。作为课题负责人及主要参研人员,他先后承担了国家科技支撑计划重点项目,国防973项目,工信部重大专项,国家自然科学基金重点项目,总装九五、十五、十一五、十二五预研项目等,在技术研发与产业化方面重视工艺、试验及工程应用技术创新,先后发明了等离子焊弧光传感、活性剂等离子焊、塑流摩擦焊等方法,取得了显著的社会经济效益。

在北京工作期间,董春林带领技术团队,针对我国航空、舰船、航天等领域实际需求,主持国防基础科研、总装预研、民机科研等重大项目,开展型号关键技术攻关和高端焊接装备研制,为先进搅拌摩擦焊技术装备在我国工业领域推广应用作出了突出贡献,荣立中国航空工业集团公司个人二等功。

焊接过程静悄悄打造“无人焊接厂

2015年9月,董春林调到广州工作,得到了广东省科学院高端人才计划支持。他利用自己在搅拌摩擦焊领域的科研基础和技术积淀,带领团队针对现有的搅拌摩擦焊技术及装备深入研发,率先在该领域引入智能控制技术,开发“智能机器人搅拌摩擦焊装备”,为打造环保型“无人焊接工厂”提供一体化解决方案。

记者在广东省技术焊接研究所的实验厂房里看到,一个巨大的、高达3米的机器人正在对铝合金材料进行焊接,短短几分钟便完成“工作任务”,焊接过程安静、无飞溅、无辐射,与大家想象中火花四射、气味呛人的焊接工厂场景有天渊之别。

董春林介绍,搅拌摩擦焊是一种绿色环保的固相焊接技术。之所以称为“绿色”,是因为焊接过程无尘、无污染、无噪音;称为“固相”,是因为其在焊接过程中不需要将材料熔化,通过搅拌工具的高速旋转,使连接部位的材料温度升高发生塑化,从而获得致密的焊缝组织。

此外,董春林还带领科研团队开展了多项技术创新研发,如搅拌工具结构的优化设计及创新型工艺技术(双轴肩、静轴肩、无针搅拌焊等)。董春林告诉记者,开发一个新型搅拌工具,至少要经过2个月工艺试验,实验达到上千次。

尽管搅拌摩擦焊技术经历了20多年的发展,但搅拌摩擦焊装备技术发展缓慢,通常采用专机设备,实际焊接过程多靠人工手动控制。董春林在国内较早地提出了将工业机器人及人工智能技术应用于搅拌摩擦焊,并带领团队开发了多台套机器人搅拌摩擦焊装备,目前已经与国内新能源汽车、航天、造船、3C电子等生产企业合作,联合开展技术应用研究和成果转化。

中乌携手联合攻关进军复合热源焊接技术

拥有84年历史的乌克兰巴顿焊接研究所在世界焊接科技领域享有盛誉,时至今日,乌克兰巴顿焊接研究所在焊接基础理论和应用技术方面依旧实力雄厚,在真空电子束焊接、闪光焊接、人体组织焊接、金属材料冶金、表面工程、新材料等领域仍处于世界领先水平。

2011年,中国与乌克兰两国宣布建立和发展战略伙伴关系,并签署“关于支持共建中国-乌克兰巴顿焊接研究院的谅解备忘录”政府间合作协议。2012年,中国—乌克兰巴顿焊接研究院(简称“中乌研究院”)在广州正式成立。短短几年内,中乌研究院已建成5个具有国内一流水平的创新研发平台,覆盖先进材料、高能束流加工、现代表面工程、现代焊接装备与工艺、生物医疗领域。

作为中乌研究院的中方院长,除了与乌方院长合作完成中乌研究院的日常管理运行等工作,董春林也组织中乌双方科研团队,开展多种创新型复合热源焊接技术联合攻关研发,如激光-TIG、等离子-MIG、激光-微束等离子等,目前多项关键技术在国际上处于领先水平。

此外,董春林也在努力探索国际科技合作创新模式。他说,长期以来我国国际科技合作都以引进国外专家、引进国外技术、联合开展成果转化为主要模式,其实通过国际科技合作,联合开展基础科学研究也非常重要,乌克兰在焊接及新材料领域的科研基础非常雄厚,其科研体制也值得我们学习借鉴。

文/广州日报全媒体记者罗桦琳

图/广州日报全媒体记者李波

专题统筹:刘文亮、汤新颖、罗桦琳


[ 编辑: 刘嘉华 ]
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