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国际金属加工网 2018年10月23日

全球燃油车禁售已被提上日程,各大车厂相继发力新能源电动汽车,而轻量化成为新能源汽车制造商追求的重要目标。目前,大多厂家采用铝合金作为轻量化车身材料,因此车辆的焊接质量、轻量化水平和气密性要求随之提升。此时,出现了一种新兴的焊接技术——搅拌摩擦焊,以其先进、绿色、安全、可靠的工艺特点在汽车制造业中日益得到广泛的应用,同时代表着未来新能源汽车焊接制造的重要方向。

搅拌摩擦焊是利用搅拌头与工件端面摩擦生热使工件端面达到热塑性状态然后迅速顶锻,从而实现焊接的固态连接。这种焊接方式质量好、效率高、可一次焊成,基于这些优点以及响应国家智能制造、绿色环保的发展战略,搅拌摩擦焊技术迅速由实验室转向大规模工程,为汽车制造、航空航天船舶制造轨道车辆制造等多个工业领域所用。

早期搅拌摩擦焊主要由数控机床实现,随着用户对设备灵活性要求的提高,这些体型较大、操作不灵活且难以协同作业的数控机床已无法满足生产需求,所以企业开始使用重载机器人来替代,将工业机器人系统与先进搅拌摩擦焊装备集成。

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为进一步普及搅拌摩擦焊技术在新能源汽车制造等领域的应用,哈工智能旗下51ROBOT工业机器人一站式服务平台推出了搅拌摩擦焊(FSW)机器人系统,并提供了包括焊接生产线的设计制造、配套机器人的安装和调试等一整套服务,通过高效稳定的机器人搅拌摩擦焊系统帮助企业获得更多的生产效益。

机器人搅拌摩擦焊技术

机器人与搅拌摩擦焊技术结合是近年来搅拌摩擦焊装备的重要发展方向,汽车厂商在配备机器人搅拌摩擦焊生产线时,需要考虑诸多问题,包括设计重载工业机器人本体和搅拌摩擦焊机,对于一些新的工艺,还要考虑多种传感控制系统的集成,工艺路径规划及协同控制技术等,整个过程都需要高端技术或知识型人才的支撑。

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针对机器人搅拌摩擦焊中的工业机器人本体选型及安装与调试等需求,51ROBOT平台通过与国内外知名机器人企业全面合作,保证一流的产品质量,使用户可以根据应用和个性化需求轻松完成选型。

机器人搅拌摩擦焊在生产过程中需考虑与变位机或多台机器人系统的协同工作,以及重新规划工艺流程来实现“小批量多品种”的柔性制造。为此,51ROBOT平台哈工万洲子公司,专注于智能化重载机器人搅拌摩擦焊、智能多自由度搅拌摩擦焊等技术研发和装备生产,为产线的智能化升级提供更深入技术支持,满足用户多样化需求。

工业化的新思路

工业机器人使得搅拌摩擦焊系统更加柔性,从而拓展了焊接作业的应用市场,新的系统可以用于复杂结构产品的批量化焊接制造,并能进一步提升焊接自动化程度和生产效率。这一点,在51ROBOT打造的国内首条新能源汽车PACK全自动化搅拌摩擦焊箱体焊接生产线上足以体现,其最大亮点是通过“高柔性”、“高自动化”和“高生产效率”的设计方案解决了兼容性、整线节拍和效率问题。PACK箱体焊接产线为全模块化设计,独立的搅拌摩擦焊系统不仅可以与自动化产线衔接组成全产线,也可以单独使用,能够满足客户在“小批量,定制化”和“大批量生产”两种不同生产模式的需求。

在机器人搅拌摩擦焊焊接时,由于机器人柔性化程度高,焊接过程稳定且无需人为干涉,使焊接质量得到显著提升,且有利于降低焊接生产成本。据业内,机器人搅拌摩擦焊单件焊接成本比机器人氩弧焊低20%,只有多轴搅拌摩擦焊设备焊接成本的一半。由此可见,采用机器人进行搅拌摩擦焊在大规模工业生产中具有显著的成本优势。

此外,机器人搅拌摩擦焊具有绿色、节能、高效的特点并适用于复杂结构焊接,如平面二维、空间三维等,且可以通过外部轴自由扩展机器人工作空间。目前,51ROBOT提供智能多自由度搅拌摩擦焊机器人、三维搅拌摩擦焊接等技术,且拥有产业化级的恒压力控制系统,多自由度实现3D曲面焊接,具有高度的自动化集成性和可拓展性。这种将搅拌摩擦焊结合机器人的柔性化生产模式已经成为工业化的新思路。

新能源汽车企业的技术之争

近些年来,我国新能源汽车也实现了产业化和规模化的飞跃式发展。2017年中国新能源汽车产量为79.4万辆,销量为77.7万辆,同比分别增长53.8%和53.3%,产销量连续三年位居世界第一。据预测,2018至2030年我国新能源车市场空间将达14万亿元。

巨额市场预示着巨大竞争压力,除国内各大企业纷纷入局新能源汽车,国外企业也摩拳擦掌等待机会凭借技术优势翻身“后来者居上”,而技术竞争成为了关键。

据了解,全球在役工业机器人中有一半用于焊接,因此,机器人摩擦搅拌焊技术也成为行业的关注点,新能源汽车厂商纷纷布局全自动化搅拌摩擦焊,期望获得更高效率、更灵活和更低成本的生产过程,为此,企业需要对机器人本体、焊接机头、控测系统、流程规划等方面优化。

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目前,51ROBOT借助专业的工具和人才技能,为国内大中小型工业机器人用户定制自动化焊接生产线,同时在平台上集合了上千家国内外知名机器人优质厂商,实现了从提供工业机器人本体、机器人标准系统,以及系统集成、远程健康监控、维护保养、技术培训到机器人翻新再制造为一体的循环式工业机器人全生命周期生态链。

随着国内相关财政补贴退坡和退出,以及新能源汽车对传统燃油汽车的替代效应逐渐显现,中外新能源汽车大战可能在5年内爆发,届时市场竞争将异常残酷。国内企业需要尽快提高研发水平,掌握核心自主技术,推出有竞争力的产品,才能占牢本土市场,而机器人摩擦搅拌焊的应用也成为企业加紧布局的重要一环。


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