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特写: 攻克激光技术难题,助推“中国焊造”升级

来源:中工网2020-04-30 我要评论(0 )   

经过多年的创新发展和产业聚集,深圳已经成为内地技术实力最为雄厚,产业规模最大、产业基础扎实的激光产业聚集地。  大族激光正是其中之一,这家提供激光加工及自动...

经过多年的创新发展和产业聚集,深圳已经成为内地技术实力最为雄厚,产业规模最大、产业基础扎实的激光产业聚集地。

  大族激光正是其中之一,这家提供激光加工及自动化系统集成设备的高端制造企业,多类激光设备产销量全球第一,多项技术国内唯一。而这其中,就有大族激光智能装备集团实验室副经理邓时累的突出贡献。

  凭借十年如一日的坚守和钻研,邓时累攻克了中厚板单道激光焊“要么不透、一透就漏”的世界级难题,使我国在世界上率先掌握核电领域厚板单道激光深熔焊接技术。他的研究成果也应用于多项国家级重大工程技术领域核心部件制造,其中不乏核反应堆的堆芯围筒、大直径火箭发动机等“国之重器”。


  “偶遇”结缘激光焊接

  激光是20世纪以来人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”。作为先进制造业的一个重要组成部分,激光加工技术在提升工业制造技术水平、带动产业技术升级换代、加快传统装备制造工业智能化转型等方面发挥着重要作用。


  邓时累与激光焊接缘于一场“偶遇”。2008年,满怀向往来到深圳的邓时累,在一次经过107国道机场立交时,偶然间看到了大族激光的大幅广告牌。焊接专业出身的邓时累便心头一动,“我选择进入激光行业,是出于对激光焊接这个先进制造方法的热爱,激光焊接大有可为。”


  激光焊接机在20世纪80年代中期,便在欧洲、美国、日本得到了广泛的关注,但在邓时累刚加入大族激光时,公司的高功率焊接事业还处于起步时期。而纵观整个行业,当时国内的激光产业也正在上升阶段,技术人员的储备、核心技术的开发能力严重不足。


  与之相对的,是激光焊接的人员流动性大,经验丰富的“老师傅”十分难得。与传统的电弧焊不同,高功率激光焊接工作时的光束属于不可见光,只有在接触物体时才会产生火花飞溅等可见的物理现象。这种光的辐射会对眼睛和皮肤产生伤害,而车间气体、噪音、粉尘等也随时包围着操作者。“有时候长时间围着机器转,进行各种调试,既要动手、更要动脑。”邓时累坦言,工作时间长了,人员流动性较大。


  但从进入大族激光开始,邓时累就始终秉持坚守的信念,力争要在激光焊接技术领域突破创新。他一方面抓紧一切时间阅读专业书籍,补足激光焊接的理论基础;另一方面,在实际操作中深入思考,并向有经验的前辈请教。


  大族激光智能装备集团总工程师陈根余就是邓时累经常追着请教的前辈之一。“我是他的研究生导师,他是我的一个得意门生。”在陈根余的眼里,邓时累是一个特别主动学习的孩子,理论基础扎实,实际操作性也很强。“他十几年间一直坚持重复性的、创造性的劳动,有什么不明白的就不断向别人虚心请教学习,我认为是很好地践行了‘工匠精神’。”陈根余如此评价邓时累。短短两年间,邓时累就从一名稚嫩的试用期工人,变成了初绽头角的技术工程师。

  完成全球首次中厚板单道激光焊接

  随着越来越多的高功率激光器面世,应用需求也越来越多,但采用高功率激光进行中厚板单道熔透焊接一直是行业内难以破解的难题。邓时累没想到的是,入职三年后,这样的难题就成了他必须要战胜的一项技术挑战。


  2011年,大族激光和上海电气合作,承担其核反应堆的堆芯围筒激光焊接工艺技术开发及装备制造。作为大型核心部件,堆芯围筒直径达3.4m,高度达4.5m,焊接厚度为16mm~18mm,焊接后整体变形要小于2mm。


  当时,传统的单道激光焊只能实现13mm以下的中薄板焊接,“焊接中厚板需要使用万瓦级以上的高功率激光,这样高能量的激光通过镜片聚焦后形成一个直径非常小的点,这个点的能量密度极高,照射于金属材料表面时,材料会瞬间熔化、气化,从熔池中向上沿激光入射方向产生大量的高密度金属蒸气和等离子体,会阻隔激光,造成激光无法穿透材料,导致焊不透。”邓时累介绍称,同时,在常规条件下,激光熔透13mm厚度以上钢材时,由于熔池液态金属较重,在金属蒸气的反作用力和重力的作用下,会导致液态金属下滴,脱离焊缝。最终,虽然焊透了,但“一透就漏”。


  最困难的,是此前整个公司都未曾尝试过使用如此高功率的激光进行焊接,操作过程中所产生的缺陷现象也从未见过。这是一场从零开始的摸索,但邓时累没有退缩。为了尽快完成任务,邓时累每天早早来到实验室,经常一待就是十几个小时,走出公司时已是深夜,甚至凌晨。


  一年多的时间里,邓时累做了上万次的实验,不断改进工艺,终于实现中厚板单道激光焊的突破性进展,完成了全球首次18mm厚板的激光单道熔透焊接。这也是国际上首次将高功率激光成功应用于核反应堆堆芯围筒焊接,解决了我国核电领先的关键制造问题之一。

  技术成果应用于国家级重大工程项目

  在大族激光的12年里,邓时累不断改进升级研发成果,发明了激光焊接羽烟和熔池稳定的调控方法及缺陷抑制技术,在2019 年作为主要完成人之一申报的项目《中厚板及难焊材料激光焊接与复杂曲面曲线激光切割技术及装备》获得国家科技进步二等奖。


  凭借对核心技术的深入研究和突破性创新,邓时累成为大族激光高功率焊接领域的“顶梁柱”。在公司,大家常称他为“邓一刀”。因为在大族激光高功率焊接发展的前期,只有他可以操作万瓦级以上的高功率激光焊接设备,进行“一刀熔透”焊接。而在产业领域,邓时累牵头开发的万瓦级激光焊接工艺项目均实现了产业化应用,在工业制造、生产生活等领域发挥无可取代的作用,助推我国装备制造业发展阔步向前。


  如今,邓时累的激光焊接工艺技术成果应用于多项国家级重大工程和项目。例如,目前我国最大的国际合作项目——国际热核聚变实验反应堆(ITER),大族激光特别研制的20kW机器人激光焊接工作站,实现超导线圈容器大熔深接头稳定、精确熔透,解决了“瘫痪性延期”的难题;与国内首家民营火箭制造商——蓝箭航天联合研发的大直径火箭发动机夹层喷管激光焊接技术,系国内首创,填补了国内该领域的技术空白。


  “任何一件事情的成功都不是偶然的,搞技术的人尤其如此,没有日积月累,很难有突破。”邓时累说,爷爷给自己取名“时累”就有“时时积累”的意思。在学习与工作中,家人的期待也是他不断前进的动力。


  邓时累透露,未来,他希望自己能成为激光应用的行业专家,开发出更多更好的激光焊接工艺技术,让激光焊接更好地应用于各行各业,助推产业升级,真正实现绿色制造。“这是一个长期的目标,需要持之以恒。”他坦言。

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