機(jī)器人攪拌摩擦焊技術(shù)的進(jìn)化史

全球燃油車禁售已被提上日程，各大車廠相繼發(fā)力新能源電動(dòng)汽車，而輕量化成為新能源汽車制造商追求的重要目標(biāo)。目前，大多廠家采用鋁合金作為輕量化車身材料，因此車輛的焊接質(zhì)量、輕量化水平和氣密性要求隨之提升。此時(shí)，出現(xiàn)了一種新興的焊接技術(shù)——攪拌摩擦焊，以其先進(jìn)、綠色、安全、可靠的工藝特點(diǎn)在汽車制造業(yè)中日益得到廣泛的應(yīng)用，同時(shí)代表著未來新能源汽車焊接制造的重要方向。

攪拌摩擦焊是利用攪拌頭與工件端面摩擦生熱使工件端面達(dá)到熱塑性狀態(tài)然后迅速頂鍛，從而實(shí)現(xiàn)焊接的固態(tài)連接。這種焊接方式質(zhì)量好、效率高、可一次焊成，基于這些優(yōu)點(diǎn)以及響應(yīng)國家智能制造、綠色環(huán)保的發(fā)展戰(zhàn)略，攪拌摩擦焊技術(shù)迅速由實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)向大規(guī)模工程，為汽車制造、航空航天、船舶制造、軌道車輛制造等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域所用。

早期攪拌摩擦焊主要由數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)，隨著用戶對設(shè)備靈活性要求的提高，這些體型較大、操作不靈活且難以協(xié)同作業(yè)的數(shù)控機(jī)床已無法滿足生產(chǎn)需求，所以企業(yè)開始使用重載機(jī)器人來替代，將工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)與先進(jìn)攪拌摩擦焊裝備集成。

為進(jìn)一步普及攪拌摩擦焊技術(shù)在新能源汽車制造等領(lǐng)域的應(yīng)用，哈工智能旗下51ROBOT工業(yè)機(jī)器人一站式服務(wù)平臺推出了攪拌摩擦焊（FSW）機(jī)器人系統(tǒng)，并提供了包括焊接生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)制造、配套機(jī)器人的安裝和調(diào)試等一整套服務(wù)，通過高效穩(wěn)定的機(jī)器人攪拌摩擦焊系統(tǒng)幫助企業(yè)獲得更多的生產(chǎn)效益。

機(jī)器人攪拌摩擦焊技術(shù)

機(jī)器人與攪拌摩擦焊技術(shù)結(jié)合是近年來攪拌摩擦焊裝備的重要發(fā)展方向，汽車廠商在配備機(jī)器人攪拌摩擦焊生產(chǎn)線時(shí)，需要考慮諸多問題，包括設(shè)計(jì)重載工業(yè)機(jī)器人本體和攪拌摩擦焊機(jī)，對于一些新的工藝，還要考慮多種傳感控制系統(tǒng)的集成，工藝路徑規(guī)劃及協(xié)同控制技術(shù)等，整個(gè)過程都需要高端技術(shù)或知識型人才的支撐。

針對機(jī)器人攪拌摩擦焊中的工業(yè)機(jī)器人本體選型及安裝與調(diào)試等需求，51ROBOT平臺通過與國內(nèi)外知名機(jī)器人企業(yè)全面合作，保證一流的產(chǎn)品質(zhì)量，使用戶可以根據(jù)應(yīng)用和個(gè)性化需求輕松完成選型。

機(jī)器人攪拌摩擦焊在生產(chǎn)過程中需考慮與變位機(jī)或多臺機(jī)器人系統(tǒng)的協(xié)同工作，以及重新規(guī)劃工藝流程來實(shí)現(xiàn)“小批量多品種”的柔性制造。為此，51ROBOT平臺哈工萬洲子公司，專注于智能化重載機(jī)器人攪拌摩擦焊、智能多自由度攪拌摩擦焊等技術(shù)研發(fā)和裝備生產(chǎn)，為產(chǎn)線的智能化升級提供更深入技術(shù)支持，滿足用戶多樣化需求。

工業(yè)化的新思路

工業(yè)機(jī)器人使得攪拌摩擦焊系統(tǒng)更加柔性，從而拓展了焊接作業(yè)的應(yīng)用市場，新的系統(tǒng)可以用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的批量化焊接制造，并能進(jìn)一步提升焊接自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。這一點(diǎn)，在51ROBOT打造的國內(nèi)首條新能源汽車PACK全自動(dòng)化攪拌摩擦焊箱體焊接生產(chǎn)線上足以體現(xiàn)，其最大亮點(diǎn)是通過“高柔性”、“高自動(dòng)化”和“高生產(chǎn)效率”的設(shè)計(jì)方案解決了兼容性、整線節(jié)拍和效率問題。PACK箱體焊接產(chǎn)線為全模塊化設(shè)計(jì)，獨(dú)立的攪拌摩擦焊系統(tǒng)不僅可以與自動(dòng)化產(chǎn)線銜接組成全產(chǎn)線，也可以單獨(dú)使用，能夠滿足客戶在“小批量，定制化”和“大批量生產(chǎn)”兩種不同生產(chǎn)模式的需求。

在機(jī)器人攪拌摩擦焊焊接時(shí)，由于機(jī)器人柔性化程度高，焊接過程穩(wěn)定且無需人為干涉，使焊接質(zhì)量得到顯著提升，且有利于降低焊接生產(chǎn)成本。據(jù)業(yè)內(nèi)統(tǒng)計(jì)，機(jī)器人攪拌摩擦焊單件焊接成本比機(jī)器人氬弧焊低20%，只有多軸攪拌摩擦焊設(shè)備焊接成本的一半。由此可見，采用機(jī)器人進(jìn)行攪拌摩擦焊在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中具有顯著的成本優(yōu)勢。

此外，機(jī)器人攪拌摩擦焊具有綠色、節(jié)能、高效的特點(diǎn)并適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)焊接，如平面二維、空間三維等，且可以通過外部軸自由擴(kuò)展機(jī)器人工作空間。目前，51ROBOT提供智能多自由度攪拌摩擦焊機(jī)器人、三維攪拌摩擦焊接等技術(shù)，且擁有產(chǎn)業(yè)化級的恒壓力控制系統(tǒng)，多自由度實(shí)現(xiàn)3D曲面焊接，具有高度的自動(dòng)化集成性和可拓展性。這種將攪拌摩擦焊結(jié)合機(jī)器人的柔性化生產(chǎn)模式已經(jīng)成為工業(yè)化的新思路。

新能源汽車企業(yè)的技術(shù)之爭

近些年來，我國新能源汽車也實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；娘w躍式發(fā)展。2017年中國新能源汽車產(chǎn)量為79.4萬輛，銷量為77.7萬輛，同比分別增長53.8%和53.3%，產(chǎn)銷量連續(xù)三年位居世界第一。據(jù)預(yù)測，2018至2030年我國新能源車市場空間將達(dá)14萬億元。

巨額市場預(yù)示著巨大競爭壓力，除國內(nèi)各大企業(yè)紛紛入局新能源汽車，國外企業(yè)也摩拳擦掌等待機(jī)會(huì)憑借技術(shù)優(yōu)勢翻身“后來者居上”，而技術(shù)競爭成為了關(guān)鍵。

據(jù)了解，全球在役工業(yè)機(jī)器人中有一半用于焊接，因此，機(jī)器人摩擦攪拌焊技術(shù)也成為行業(yè)的關(guān)注點(diǎn)，新能源汽車廠商紛紛布局全自動(dòng)化攪拌摩擦焊，期望獲得更高效率、更靈活和更低成本的生產(chǎn)過程，為此，企業(yè)需要對機(jī)器人本體、焊接機(jī)頭、控測系統(tǒng)、流程規(guī)劃等方面優(yōu)化。

目前，51ROBOT借助專業(yè)的工具和人才技能，為國內(nèi)大中小型工業(yè)機(jī)器人用戶定制自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線，同時(shí)在平臺上集合了上千家國內(nèi)外知名機(jī)器人優(yōu)質(zhì)廠商，實(shí)現(xiàn)了從提供工業(yè)機(jī)器人本體、機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，以及系統(tǒng)集成、遠(yuǎn)程健康監(jiān)控、維護(hù)保養(yǎng)、技術(shù)培訓(xùn)到機(jī)器人翻新再制造為一體的循環(huán)式工業(yè)機(jī)器人全生命周期生態(tài)鏈。

隨著國內(nèi)相關(guān)財(cái)政補(bǔ)貼退坡和退出，以及新能源汽車對傳統(tǒng)燃油汽車的替代效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，中外新能源汽車大戰(zhàn)可能在5年內(nèi)爆發(fā)，屆時(shí)市場競爭將異常殘酷。國內(nèi)企業(yè)需要盡快提高研發(fā)水平，掌握核心自主技術(shù)，推出有競爭力的產(chǎn)品，才能占牢本土市場，而機(jī)器人摩擦攪拌焊的應(yīng)用也成為企業(yè)加緊布局的重要一環(huán)。