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企業(yè)新聞

特寫: 攻克激光技術(shù)難題,助推“中國焊造”升級

來源:中工網(wǎng)2020-04-30 我要評論(0 )   

經(jīng)過多年的創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)聚集,深圳已經(jīng)成為內(nèi)地技術(shù)實力最為雄厚,產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)扎實的激光產(chǎn)業(yè)聚集地。  大族激光正是其中之一,這家提供激光加工及自動...

經(jīng)過多年的創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)聚集,深圳已經(jīng)成為內(nèi)地技術(shù)實力最為雄厚,產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)扎實的激光產(chǎn)業(yè)聚集地。

  大族激光正是其中之一,這家提供激光加工及自動化系統(tǒng)集成設(shè)備的高端制造企業(yè),多類激光設(shè)備產(chǎn)銷量全球第一,多項技術(shù)國內(nèi)唯一。而這其中,就有大族激光智能裝備集團實驗室副經(jīng)理鄧時累的突出貢獻。

  憑借十年如一日的堅守和鉆研,鄧時累攻克了中厚板單道激光焊“要么不透、一透就漏”的世界級難題,使我國在世界上率先掌握核電領(lǐng)域厚板單道激光深熔焊接技術(shù)。他的研究成果也應(yīng)用于多項國家級重大工程技術(shù)領(lǐng)域核心部件制造,其中不乏核反應(yīng)堆的堆芯圍筒、大直徑火箭發(fā)動機等“國之重器”。


  “偶遇”結(jié)緣激光焊接

  激光是20世紀(jì)以來人類的又一重大發(fā)明,被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”。作為先進制造業(yè)的一個重要組成部分,激光加工技術(shù)在提升工業(yè)制造技術(shù)水平、帶動產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級換代、加快傳統(tǒng)裝備制造工業(yè)智能化轉(zhuǎn)型等方面發(fā)揮著重要作用。


  鄧時累與激光焊接緣于一場“偶遇”。2008年,滿懷向往來到深圳的鄧時累,在一次經(jīng)過107國道機場立交時,偶然間看到了大族激光的大幅廣告牌。焊接專業(yè)出身的鄧時累便心頭一動,“我選擇進入激光行業(yè),是出于對激光焊接這個先進制造方法的熱愛,激光焊接大有可為?!?/p>


  激光焊接機在20世紀(jì)80年代中期,便在歐洲、美國、日本得到了廣泛的關(guān)注,但在鄧時累剛加入大族激光時,公司的高功率焊接事業(yè)還處于起步時期。而縱觀整個行業(yè),當(dāng)時國內(nèi)的激光產(chǎn)業(yè)也正在上升階段,技術(shù)人員的儲備、核心技術(shù)的開發(fā)能力嚴(yán)重不足。


  與之相對的,是激光焊接的人員流動性大,經(jīng)驗豐富的“老師傅”十分難得。與傳統(tǒng)的電弧焊不同,高功率激光焊接工作時的光束屬于不可見光,只有在接觸物體時才會產(chǎn)生火花飛濺等可見的物理現(xiàn)象。這種光的輻射會對眼睛和皮膚產(chǎn)生傷害,而車間氣體、噪音、粉塵等也隨時包圍著操作者。“有時候長時間圍著機器轉(zhuǎn),進行各種調(diào)試,既要動手、更要動腦。”鄧時累坦言,工作時間長了,人員流動性較大。


  但從進入大族激光開始,鄧時累就始終秉持堅守的信念,力爭要在激光焊接技術(shù)領(lǐng)域突破創(chuàng)新。他一方面抓緊一切時間閱讀專業(yè)書籍,補足激光焊接的理論基礎(chǔ);另一方面,在實際操作中深入思考,并向有經(jīng)驗的前輩請教。


  大族激光智能裝備集團總工程師陳根余就是鄧時累經(jīng)常追著請教的前輩之一?!拔沂撬难芯可鷮?dǎo)師,他是我的一個得意門生?!痹陉惛嗟难劾?,鄧時累是一個特別主動學(xué)習(xí)的孩子,理論基礎(chǔ)扎實,實際操作性也很強?!八畮啄觊g一直堅持重復(fù)性的、創(chuàng)造性的勞動,有什么不明白的就不斷向別人虛心請教學(xué)習(xí),我認(rèn)為是很好地踐行了‘工匠精神’?!标惛嗳绱嗽u價鄧時累。短短兩年間,鄧時累就從一名稚嫩的試用期工人,變成了初綻頭角的技術(shù)工程師。

  完成全球首次中厚板單道激光焊接

  隨著越來越多的高功率激光器面世,應(yīng)用需求也越來越多,但采用高功率激光進行中厚板單道熔透焊接一直是行業(yè)內(nèi)難以破解的難題。鄧時累沒想到的是,入職三年后,這樣的難題就成了他必須要戰(zhàn)勝的一項技術(shù)挑戰(zhàn)。


  2011年,大族激光和上海電氣合作,承擔(dān)其核反應(yīng)堆的堆芯圍筒激光焊接工藝技術(shù)開發(fā)及裝備制造。作為大型核心部件,堆芯圍筒直徑達3.4m,高度達4.5m,焊接厚度為16mm~18mm,焊接后整體變形要小于2mm。


  當(dāng)時,傳統(tǒng)的單道激光焊只能實現(xiàn)13mm以下的中薄板焊接,“焊接中厚板需要使用萬瓦級以上的高功率激光,這樣高能量的激光通過鏡片聚焦后形成一個直徑非常小的點,這個點的能量密度極高,照射于金屬材料表面時,材料會瞬間熔化、氣化,從熔池中向上沿激光入射方向產(chǎn)生大量的高密度金屬蒸氣和等離子體,會阻隔激光,造成激光無法穿透材料,導(dǎo)致焊不透?!编嚂r累介紹稱,同時,在常規(guī)條件下,激光熔透13mm厚度以上鋼材時,由于熔池液態(tài)金屬較重,在金屬蒸氣的反作用力和重力的作用下,會導(dǎo)致液態(tài)金屬下滴,脫離焊縫。最終,雖然焊透了,但“一透就漏”。


  最困難的,是此前整個公司都未曾嘗試過使用如此高功率的激光進行焊接,操作過程中所產(chǎn)生的缺陷現(xiàn)象也從未見過。這是一場從零開始的摸索,但鄧時累沒有退縮。為了盡快完成任務(wù),鄧時累每天早早來到實驗室,經(jīng)常一待就是十幾個小時,走出公司時已是深夜,甚至凌晨。


  一年多的時間里,鄧時累做了上萬次的實驗,不斷改進工藝,終于實現(xiàn)中厚板單道激光焊的突破性進展,完成了全球首次18mm厚板的激光單道熔透焊接。這也是國際上首次將高功率激光成功應(yīng)用于核反應(yīng)堆堆芯圍筒焊接,解決了我國核電領(lǐng)先的關(guān)鍵制造問題之一。

  技術(shù)成果應(yīng)用于國家級重大工程項目

  在大族激光的12年里,鄧時累不斷改進升級研發(fā)成果,發(fā)明了激光焊接羽煙和熔池穩(wěn)定的調(diào)控方法及缺陷抑制技術(shù),在2019 年作為主要完成人之一申報的項目《中厚板及難焊材料激光焊接與復(fù)雜曲面曲線激光切割技術(shù)及裝備》獲得國家科技進步二等獎。


  憑借對核心技術(shù)的深入研究和突破性創(chuàng)新,鄧時累成為大族激光高功率焊接領(lǐng)域的“頂梁柱”。在公司,大家常稱他為“鄧一刀”。因為在大族激光高功率焊接發(fā)展的前期,只有他可以操作萬瓦級以上的高功率激光焊接設(shè)備,進行“一刀熔透”焊接。而在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,鄧時累牽頭開發(fā)的萬瓦級激光焊接工藝項目均實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,在工業(yè)制造、生產(chǎn)生活等領(lǐng)域發(fā)揮無可取代的作用,助推我國裝備制造業(yè)發(fā)展闊步向前。


  如今,鄧時累的激光焊接工藝技術(shù)成果應(yīng)用于多項國家級重大工程和項目。例如,目前我國最大的國際合作項目——國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆(ITER),大族激光特別研制的20kW機器人激光焊接工作站,實現(xiàn)超導(dǎo)線圈容器大熔深接頭穩(wěn)定、精確熔透,解決了“癱瘓性延期”的難題;與國內(nèi)首家民營火箭制造商——藍箭航天聯(lián)合研發(fā)的大直徑火箭發(fā)動機夾層噴管激光焊接技術(shù),系國內(nèi)首創(chuàng),填補了國內(nèi)該領(lǐng)域的技術(shù)空白。


  “任何一件事情的成功都不是偶然的,搞技術(shù)的人尤其如此,沒有日積月累,很難有突破?!编嚂r累說,爺爺給自己取名“時累”就有“時時積累”的意思。在學(xué)習(xí)與工作中,家人的期待也是他不斷前進的動力。


  鄧時累透露,未來,他希望自己能成為激光應(yīng)用的行業(yè)專家,開發(fā)出更多更好的激光焊接工藝技術(shù),讓激光焊接更好地應(yīng)用于各行各業(yè),助推產(chǎn)業(yè)升級,真正實現(xiàn)綠色制造?!斑@是一個長期的目標(biāo),需要持之以恒?!彼寡浴?/p>

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