2012年，紅陽公司與某國家重點實驗室合作研發(fā)激光機器人焊接系統(tǒng)，正式踏足激光焊接領域。到如今也才過去6年，紅陽公司已經成長為擁有激光焊接、切割、增材制造設備，以及先進焊接技術湖北省重點實驗室研發(fā)平臺和全國示范院士專家工作站的高新技術企業(yè)。

讓“高不可攀”變成“唾手可得”

隨著型號發(fā)展，高溫合金、高溫鈦合金、超高強度鋼等高強、耐熱材料在型號產品中使用量逐年增多，傳統(tǒng)的焊接方法局限性日益凸顯?！耙欢ㄒ耆莆占す夂附舆@項新型技術”這既是公司領導的要求，也是公司適應時代發(fā)展轉型升級必將啃下的“硬骨頭”。

近三年來，公司技術攻關團隊開展多項特種異性材料的激光焊接工藝研究，實現(xiàn)了母材的等強連接，與母材相比焊縫室溫強度、塑性不降低，高溫強度不降低，焊接質量達到I級焊縫質量要求，相應產品通過靜力試驗、熱力試驗以及飛行驗證實驗考核。

在特種異種材料激光焊接領域，最怕出現(xiàn)的問題就是不同的合金元素互熔造成沉淀析出。但難關是躲不過去的，只有攻克它才能掌握這項技術。項目攻關團隊在技術負責人王維新的帶領下，經過近五十天連夜奮戰(zhàn)，經過焊縫強度、塑性、微觀組織/斷口SEM形貌等一系列檢測分析，充分論證了異種鈦合金材料的可焊性和焊接穩(wěn)定性，相應型號產品通過飛行試驗驗證考核，在國內首次實現(xiàn)了高溫鈦合金與常規(guī)鈦合金材料體系在蒙皮骨架舵翼產品上的工程化應用。

公司激光技術攻關團隊中“心高氣傲”的小伙子們才不會滿足于掌握技術，降本增效、工藝優(yōu)化才是他們的目標。通過異種材料激光焊接工藝研究，公司成功地實現(xiàn)了低成本材料在關鍵結構上的替換使用，為型號產品提供了一種低成本制造方法，在保證表面耐熱和結構承力雙重要求的同時減少了高溫鈦合金用量，累計節(jié)約制造成本40%以上，也為設計人員在高溫服役環(huán)境下的輕量化結構設計提供了更廣闊的設計空間，工藝研究過程對更多異種材料體系焊接具有較好的指導意義。曾經顯得“高不可攀”的特種、異種的高溫合金焊接，在激光焊接技術支持下變得“唾手可得”。

讓“輕如鴻毛”變成“穩(wěn)如泰山”

航天產品的大型化必然導致產品結構輕量化，其中典型代表就是柵格舵。柵格舵與以往傳統(tǒng)笨重的單翼面相比，有升力效率高、氣動阻尼大、氣動特性好等優(yōu)點，極大節(jié)省了產品的有效載荷，2016年，航天三江在國內率先提出將柵格舵控制技術用于應急空間飛行器型號中。

紅陽公司承接了此型號大尺寸柵格舵組件的研制，當時世界上只有俄羅斯有能力使用激光焊接柵格舵。作為國內第一個“吃螃蟹”的人，將“輕如鴻毛”的柵格焊接成“穩(wěn)如泰山”的結構舵難度是巨大的，公司領導對項目組的要求只有八個字“敢想敢做、敢作敢當”。

針對柵格舵的結構特點，項目組創(chuàng)造性地提出了柵格片之間的“X”型插接、“L”型對接以及“V”型搭接的焊接結構設計方案，設計了適應激光焊接的定位焊、連續(xù)焊以及去應力退火等高精度約束工裝，攻克了焊接變形與焊縫質量控制等一系列關鍵技術，在國內首次實現(xiàn)了復雜網狀薄壁柵格舵組件的激光焊接。

知其然還要知其所以然，刨根問底的“倔脾氣”是項目組成員的“通病”。項目組通過大量實驗，首次研究證實了近間距大厚度焊接熔池下塌的缺陷機理，在充分考慮了激光焊接工藝參數以及激光束對縫偏差等因素的前提下，通過改進接頭形式和增加小功率激光連續(xù)出光定位焊接等措施，徹底解決了柵格舵關鍵承力接頭激光焊接存在的技術難題。精益求精，不給自己設定“上限”是項目成員的共識。公司全面系統(tǒng)的提出了薄壁網狀結構的焊接變形控制措施，通過焊接仿真模擬分析，采取控制裝配精度、優(yōu)化焊接順序等手段，減小了結構變形與內應力，焊接產品的整體性能優(yōu)于設計要求，變形控制到達國內領先水平。

經過近2年的技術研究，形成了一系列創(chuàng)新性成果，填補了國內工作環(huán)境惡劣、承力要求高的柵格舵翼激光焊接制造關鍵技術空白。此型號柵格舵組件產品順利通過了靜力試驗、風洞試驗和飛行試驗考核，在已成功發(fā)射2次的“快舟”系列固體運載火箭上就有它的身影。

讓“盲人摸象”變成“一覽無余”

智能化、自動化是現(xiàn)代制造行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，各類仿真軟件在生產制造中也扮演著愈來愈重要的作用。一些以前忽視的應力集中點在工藝仿真下變得“一覽無余”，通過預判可能出現(xiàn)的焊接缺陷，對焊接工藝提供了大量有效指導。用一款仿真軟件還不放心，項目組成員找來多款仿真軟件輪番上陣，力求無死角，大大減少了實驗次數、縮短了研制周期，降低了研制費用。

今年協(xié)外項目中航空無人機采用鈦合金框梁結構，外形尺寸大、結構復雜、載荷與疲勞壽命要求極高，鑄造工藝難以實現(xiàn)，分體件增材制造加激光焊接成形方案成為了不二選擇。3D打印鈦合金典型艙段可拆分為57項零件，焊縫數量有760多條，要求成形精度不大于2mm，焊接變形控制難度非常大。公司項目攻關團隊并沒有望而生畏，決定拋棄傳統(tǒng)的實物試驗與檢測分析，以產品三維模型與相應的工藝手段為基礎，對產品接頭形式、焊接參數、焊接次序、工裝約束等開展仿真模擬計算，預先評判工藝方案的可行性，保證以最佳工藝方案進行產品試驗件的試制。產品最終成形精度控制在0.8mm以內，承載性能通過試驗考核，在國內首次實現(xiàn)了鈦合金3D打印材料激光焊接工藝在航空無人機主承力結構上的應用，典型艙段激光焊接質量與成形度獲得客戶好評。

今年某型號產品中防塵擋圈采用0.3mm錫青銅薄板進行成形，面對只有三張紙厚的錫青銅，傳統(tǒng)的電阻焊、儲能點焊、銅銀釬焊等紛紛敗下陣來，熔核強度過低或焊接變形過大的問題始終未能解決，激光焊接技術項目組挺身而出，扮演起了“救火隊長”的角色。針對薄如紙片的特種材料，項目組采取一系列工藝仿真優(yōu)化措施實施后，試焊產品經過X射線檢測與力學性能檢測，焊接質量滿足I級焊縫要求，并且產品焊接變形量可控，最終產品順利交付。

既要埋頭干事，也要抬頭看路，今年，公司開創(chuàng)性地提出以機器視覺為核心的智能焊接生產技術，以新思維新技術大力解決激光焊接中的“老大難”。該視覺系統(tǒng)采用結構光技術來獲取焊接對象的三維形狀及位置信息，同時結合高動態(tài)范圍成像技術來消除金屬構件表面的高光反射率造成的“高亮”現(xiàn)象，實現(xiàn)對焊縫坐標位置的快速識別及離線編程，同時做到對焊接過程的在線監(jiān)測及動態(tài)跟蹤補償，解決弱剛性構件因焊接變形導致預設軌跡偏差問題。目前，基于機器視覺的智能焊接技術研究工作已經啟動，預計到2019年可實現(xiàn)原理樣機的研制。

今年十月底，從全國焊接標準化技術委員會第七屆三次會議上傳來喜訊，公司編制的國家標準《高溫鈦合金激光焊接技術要求》順利通過審查，在激光焊接的領域，紅陽人一直在大步向前。