显微镜下看焊缝

10月30日上午,在中车四方高速动车组车体生产车间内,张合礼正在焊接一辆列车侧墙,他身穿皮大襟、头戴披肩帽和焊接面罩,手上戴着防护手套,全副武装。透过焊接面罩上一方小小的防护屏,注视着眼前的焊枪,焊花四射,蓝火映在防护屏上不停闪烁。

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张合礼说,高铁车体的焊接质量要求极高,一节车厢有上万条焊缝,每一条焊缝背后都对应着10余项焊接参数,如电流、电压、速度、气体、焊枪角度等等,工人在现场实际焊接时,每一条焊缝都要对应不同的参数进行调试。“并不是简单地将两块铝合金板焊接到一起。”

焊接完成后,还要对焊缝进行检测。

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首先要求焊接外观要严丝合缝,记者在现场看到,流水线上正在焊接的车板上,每一条焊缝都均匀笔直。

除了外观,内部质量要求更高。“你看这是一个焊缝内部检测的式样,为了能精准掌握其焊接质量,我们会将焊缝横切面放在显微镜下,来观察焊缝和母材的融合情况,看断面是否有层间内部未融合、是否有气孔等等。”张合礼说,除此之外,还有无损检测,如超声波检测、x射线等方式。

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此外还要进行力学性能检测。“我们的高速列车在350km/h的高速疾驰下,焊缝周围组件的抗疲劳、抗拉、抗冲击等性能是否能满足高速形势下的安全要求,我们需要进行拉伸、弯曲等力学性能实验。”张合礼说,通过综合性、全方位的检测保证焊接质量。

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焊接高铁“脊梁”

张合礼告诉记者,一列高铁列车共有8节车厢,每节车厢有4大部件,包括侧墙、顶棚、端墙和底架,其中侧墙、顶棚、底架以及司机室张合礼都参与过生产。

随后,张合礼带领记者来到底架的焊接现场,他告诉记者,在高铁动车组的构成中,底架是关键承重部位,就像人的脊梁,它是车体的核心部件,其对焊接质量要求很高,在这里有一个环焊缝的技术难点。

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“以往,在底架枕梁抗侧滚补强板焊接过程中,360度环焊缝传统的方法是两个半圈围合成一个圈,这就导致会出现两个焊接接头,后续还要将两个焊头打磨掉。一个底架,光打磨就要花掉2个半小时。”张合礼介绍,接头位置最容易出现焊接缺陷,就会造成返修,从而浪费人力物力。

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为了解决这一难题,张合礼带领同事攻关,独创了铝合金环焊缝360度一次成型焊接方法,将原来的两次拼接法改为一次焊接,这就对焊接工的技术提出了挑战。因为环焊缝过程中,焊接角度要不断转变,其操作难度提高,但效率也提高。“接头少了,打磨的时间减少了,那出现焊接缺陷几率降低,焊接质量也提升。”张合礼说,原来焊接一条焊缝需要5-6分钟,通过这种方法只需2分钟左右。每一节车厢的底架中有16个环焊缝,原来焊接16个环焊缝大概需要2小时,经过创新后,只需40分钟左右。

用这种创新的焊接方法,一个底架的补强板不用一个小时就能焊完,焊接效率提高了150%,一次合格率平均超过98%以上,创造了新纪录。

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学编程做机械的“大脑”

张合礼今年39岁,虽然他只有初中文凭,但却从未放弃学习。

2002年初中毕业,他从老家陕西来到青岛,在饭店打工,偶然机会认识了技师学校的老师,就与老师成为了朋友,他将心怀继续学习的想法告诉了这位老师,在老师的引荐下,2005年,张合礼进入青岛四方机车车辆高级技工学校。2008年,青岛职业技能大赛首次增设学生组,张合礼一举夺冠,之后,他免试进入中车四方。

“当时正赶上中国高铁快速发展阶段,公司不拘一格降人才,只要在规定时间内达到生产要求,就可以定岗。”用了6个月的时间,张合礼从实习生转变为高铁产业工人,“我是在那一批工人中转岗最快的。”

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之后15年的时间里,张合礼的工作就围绕着中国高铁车体焊接技术不断精进。

随着中车四方的数字化产线建设,张合礼也在不断进行知识升级。

张合礼介绍,目前整个高速列车流水线自动化程度已经达到80%以上,一些短小、空间受限的焊缝由人工完成。

“机器人替代人工焊接,很大程度上降低了工人工作强度,同时能保证焊接效果的持续稳定,员工只需要操作设备就可以,不需要拿着在穿着笨重的防护服手拿焊枪焊接。”张合礼说,在这种情况下,他们也要从传统的手工作业向数字化转变。

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为了能操作好这些设备,张合礼学习了编程。“我们既要会操作设备,还会根据不同工作场景、焊缝状态编程,为设备输入指令,将手中的技能通过编程‘移植’给机械手臂,要为设备的大脑。”张合礼说,这是才产业工人与智能生产线的最佳搭档方式。”

到目前,从和谐号到复兴号,再到高速磁浮列车,从最初的时速200公里、到350公里,再到600公里,张合礼深度参与了中国高铁发展的全过程,这些列车上都有张合礼流下的汗水。他也获得了全国技术能手、全国青年岗位能手、齐鲁大工匠等荣誉称号。

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“未来要结合国家重点项目做好技术服务,带领高技能团队在数字化产业建设中不断创新。”张合礼说,未来也要争当大国工匠,带领团队勇攀技术高峰,不断创新突破,为中国高铁发展做出个人和团队的贡献。