文/邢怀宇·FM记者
汽车的轻量化是在保证汽车强度和安全性能前提下,尽可能降低汽车整备质量,从而提高汽车的动力性、减少燃料消耗、降低排气污染。伴随这一理念提出,热冲压成形技术应运而生,逐渐发展。
1977年,瑞典Plannja公司首先开发出热冲压技术,并申请了专利;1984年,萨博汽车成为第一家采用硬钢硼化钢的汽车制造商。中国在热冲压成形领域的发展起始于2000年,起初多半从国外引进。据不完全统计,目前中国地区已有130多条热冲压生产线。经过近20年的沉淀,技术上已经相对成熟。在汽车轻量化、被动安全性、成形工艺性、制造成本等方面,热冲压相比传统冷成形技术显示出巨大的优势,热冲压成形线已经投产的企业有武钢研究院、赛科利、凌云、长春北特等。
沪宁杭工业基地作为中国四大工业基地之一,汽车工业基础雄厚,区域内遍布众多知名汽车制造商,可以在这里一窥中国汽车工业的实力。紧邻沪宁杭的苏州昆山,坐落着一家成立不久却拥有雄厚实力的热冲压成形设备生产企业——苏州普热斯勒先进成型技术有限公司(以下简称“普热斯勒”),源源不断的为主机企业输送优良设备。2018年8月,本刊记者对有着深厚技术积累的企业创始人安健先生进行了采访,具体了解了企业的运营情况及安健对于热冲压成形这一领域的深刻见解。
苏州普热斯勒先进成型技术有限公司董事长安健
普热斯勒坐落于江苏省昆山市周市镇,业务领域包括热冲压成形生产线、热冲压成形模具及热冲压零件。其中全自主研发的热冲压成形生产线是生产国内汽车热冲压零件的高端基础设备,在长三角地区已经建立了研发生产基地,实现了研发、生产与销售为一体的发展模式。
海归创始人安健提到普热斯勒创建于2014年,是一家相对年轻的企业。公司一开始就精准定位汽车行业轻量化方向,围绕超高强钢热成形工艺展开研究。在充分吸收引进国外先进技术基础上,成功研发出“绿色节能型热成形冲压生产线”,并已授权多项实用新型专利与国家发明专利,该项目作为昆山2015年重点引进的科技项目。作为集团旗下企业,其他相关企业还有无锡龙筠模具制造有限公司、昆山龙筠汽车零部件有限公司、成都世润汽车部件有限公司、江西普热斯勒先进成型技术有限公司。
短短几年发展,普热斯勒已经拥有了一支高效的管理团队和务实敬业的执行团队,员工近400余人,其中研发人员有60余人、博士2名、硕士16名。在特种成形模具、特种成形机床、热冲压线设备方面获专利近20余项。具备了年产6条热冲压装备线、20条激光落料线、100副热冲压模具、300副试制件软模以及300万冲次热冲压产品的制造能力。同时公司还在高速发展和布局过程中,为实现在热成形行业成为领导者奠定着基础。
公司迭代式的发展不仅得力于热冲压成形近年来在国内的理念认可与快读发展,也得益于安健的学术背景及对于热冲压成形技术在市场上的战略分析。安健曾在清华钻研机械制造设备及自动化专业,打下了深厚的理论基础;后来在美国读博士时主修有限元数值模拟分析,拥有软件方面的前沿视野;之后进入美国克莱斯勒汽车公司工作,一直从事汽车覆盖件模具的技术研究;回国工作后也一直从事汽车冲压方面的业务。回国后热冲压技术已经引入中国,作为较早关注于这一领域的技术引导者,安健时刻关注着技术前沿动态。不积跬步,无以至千里,求学及后来的工作经验为其创建普热斯勒打下了坚实基础。
生产线 Pressler®HFL 1-8
普热斯勒系列化生产线
核心竞争力是企业占领前沿市场的有利因素。普热斯勒的设备包括热冲压生产线、热冲压成形产品模具、激光落料线、3D激光切割机等。做到了为集团在各地的工厂生产配套,同时也在积极开拓外销市场。生产的热成形零件产品主要行业客户有汽车制造商和汽车零配件制造商,已在为一汽大众、上海通用、众泰汽车、北汽新能源等十几家主机厂配套供货,涵盖了门框、纵梁、中央通道等40多种零部件。
在公司特色生产线方面,普热斯勒保持着自己的风格,业界内获取了良好口碑。笔者认为随着行业竞争愈发激烈、去杠杆逐步跟进,同质化竞争会变得难以占据市场,差异化竞争则是一个更好的选择,真正地用品质衡量市场给出的底价。Pressler®HFL热成形生产线为普勒斯勒自主开发品牌,其中核心设备多层辊底式加热炉结合了传统辊底式加热炉和传统箱式加热炉各自的优点,摒弃了两者的不足。显著特点为占地面积小、散热面积少、料片加热过程运动稳定性高、废品率低于0.3%。具备同时生产裸板和涂层板的能力,生产线布局及结构形式作为世界首创。经过几代生产线的研制更新换代,根据工艺特点和产能需求,普热斯勒生产线已形成系列化。
为了降低生产线维护成本,特别是延长陶瓷辊使用寿命,后续开发了Pressler®Tri-Skin®技术,即在陶瓷辊上做表面抗高温、腐蚀喷涂为第一层防护,再套上薄耐热钢管做第二层保护,再在钢管外表面施加抗高温、抗腐蚀喷涂作为第三层防护,陶瓷辊连续使用寿命可达到10000小时以上。
Pressler®LBL激光落料线也为公司自主开发品牌,其实现了高节拍落料生产。通过三个激光切割头的高速切割,可以达到30米/分以上的切割速度。配备自动化上下料机构确保了激光切割无停机待料时间,实现连续高速切割。采用Pressler®RTM三维机器人切割机,用激光切割头单轴圆周运动代替了传统的六轴插补运动,帮助圆孔切割时间降低到0.5秒以内,并同时保证了孔的圆度。
热压模具
热成形模具由于其承受交变温度,同时又承受来自产品表面的高硬度金属化合物的摩擦,热成形模具实际上时刻处于极端的工况环境中。这种环境导致热压模具主要早期失效方式为犁削式的磨粒磨损和网状裂纹式的热疲劳开裂。针对这些失效方式,主要对策为针对不同的产品采用不同的模具寿命延长方案,模具寿命延长方案通过对模具材料和模具热处理及表面处理做工艺选择。然而无论选择哪种模具材料,材料的纯净度应该受到严格的检查。硫磷的含量对于热疲劳裂纹的产生和发展都有不利的影响,应该控制在最少的程度。
针对模具制造与维护,普热斯勒具备制造拼焊板、差厚板、补丁板、分区强度的模具制造技术。特别是在软区产品制造方面,做了大量不同温度和传热速度的热处理工艺试验并验证了CAE变强度板过渡区温度分析和三维模具温度随时间分布。模具材料根据产品形状批量开发了具有耐磨、抗热疲劳和高导热的不同材质(如Dievar,QRO90,HTCS,Cr7V, ASH7,D600, DE-HS, H13,HM3等)和硬度(48~54HRC)材料,并实现在模具不同部位的应用。模具表面涂层上陆续开发了离子渗氮复合钴基激光熔覆涂层材料和相关工艺设备,即Pressler®DieShell®技术。
对于冲压工艺的未来发展趋势,安健有自己独到的见解。基于热冲压技术正在被整个汽车制造业大量采用,为汽车实现安全、节能环保提供有力的支撑等现实状况,他认为随着国家汽车制造政策的引导和推动、国内新能源汽车制造企业如雨后春笋般建立的现实、新能源汽车对整车轻量化提出的更高要求,热成形技术也将广泛应用其中。根据安健描述,目前国内至少拥有130条热冲压生产线,但是供应能力远小于市场需求。现在正在以每年20~30条线的速度增加,这种增长还会延续较长时间。
随着“中国智造2025”与“工业4.0”规划的逐步推进与落实,自动化、智能化设备与智能化、无人化车间布局成为未来制造企业改革升级的方向,这个方面也作为普热斯勒技术创新的主要课题之一。在加热炉炉温均匀性和稳定性控制上,生产线加热炉里安装了54个控温热电偶,密布在加热炉的立体空间里,可随时对加热炉空间的54个区域进行独立温度控制,确保产品质量的稳定。
过程管理和质量控制方法上采用了现代信息化管理方式,自主开发了热压车间MES系统——Pressler®MES,可以对热压线所有关键过程参数和产品关键尺寸参数实时CPK监控,某些参数出现超标后系统会自动报警终止工作。自主开发的以热成像图像分析为基础的温度热点自动识别软件,对生产过程中出现零件局部区域冷却不足所造成潜在的机械性能不良做到了自动识别。普热斯勒热压生产线上生产的每一个零件,生产时的过程参数(炉内氧气含量、露点、加热时间、出炉温度、入模温度、出模热点温度、保压时间、保压压力、冷却水温度、流量、压力等)都将永远的保留在生产线的中央数据库里,随时可按其单个产品标识进行追溯。
智能化、无人化车间也是普热斯勒科研的另一个方向,除了现有的全自动热压生产线Pressler®HFL、全自动激光落料线Pressler®LBL、3D激光切割机Pressler®RTM和集自动检测、自动控制于一体的Pressler®MES以外,公司计划明年推出热冲压智能化生产线解决方案Pressler®AIL。将热冲压和三维激光切割及在线扫描测量结合成为一条完整的智能化柔性生产线,该套系统具有热压和激光切割工序的自动上下料、废料的自动排出、产品的自动识别、产品尺寸的自动检测、工序间工件的自动传送等功能,同时智能移动机器人也作为重点开发项目。以上所有的系统将组成普热斯勒的一个“智造”生产线库,提供更多、可能的解决方案。
实时CPK监控
当前各个行业的竞争愈发激烈,人才作为企业发展的第一动力和最具活力的资本,经营企业本质就是经营人才。近日网络上的一篇“95后平均7个月就离职”的调查报告不胫而走,街巷热议。年轻一代“说走就走”的职场选择对于制造业这个传统行业多少带来些冲击,造成行业“无人可用”的局部尴尬。
面对90、00后不愿意从事制造行业工作岗位,制造业招工变得会越来越难这一现状,安健表示出了深深的担忧,但无法避免这样的挑战。针对于此,公司在人才管理上引入了华为的人才管理模式,成立“人才管理委员会”,把人才管理提升到和运营管理、流程管理同样重要的位置,形成三架马车的驱动方式。“人才管理委员会”的核心职责就是践行“尊重人才、爱惜人才、造就人才”的“人本”管理理念,最大程度地为员工创造平台和机会。另一方面普热斯勒致力于推动自动化和智能化的发展,减少对人员的依赖;提高薪酬、福利、工作生活环境以提高在本地区对人才的吸引力和保留度;创办技术学院,与各类院校合作、联合办班,通过投入和招聘前置锁定和保障自己的人才渠道和资源;对人才实施多通道发展模式培养,满足员工成长的内在价值需求。
在今年的第十四批国家“千人计划”创业人才项目入选人员名单中,安健先生占据了一席。这是对科技工作者辛勤工作、科技创新的一种激励。对于创业的经验,安健认为企业的生命力在于持续创新。创新的源泉在于学习和思考。平时上班时间大家都很忙,能否静下心来学习与思考成为能否提高素质的关键。
在促进企业技术的持续创新上,公司非常重视技术人才的培养与激励,在薪酬、社保、福利等方面保持了在本行业和本地区领先的竞争优势;开办企业报刊,着力宣传企业先进模范人物和事迹,满足员工的成就感;最大程度上听取基层员工的呼声。前面所提到的“技术学院”,就是为了把公司打造成技术人才的加工厂。企业的发展来源于每一位员工点滴的努力,公司给予员工持股的机会,让员工共享企业发展收益,第二批持股激励已经开始展开,覆盖多数核心技术人才,并且这个持股计划的范围还会进一步扩大。
科学地设置管理制度,促进了人才的持续稳定发展与企业创新精神的不断注入。在记者的采访生涯中,管理方案做到如此细致入微,想员工之所想,普热斯勒称得上行业的标杆。
纵观整个学术与工作生涯,安健都与冲压工艺有着千丝万缕的联系,并且随着科技进步不断更新其知识储备。
汽车轻量化作为国家汽车工业发展纲要中的一个重要内容,热冲压钢产品担任了汽车轻量化中的一个重要组成部分。对于公司的未来发展,安健很严谨的用了几个预测数据结束了本次采访。他认为到2020年,平均每个新开发车型将采用20~30个热冲压零件;到2022年,国内热冲压零件产量将达到7~8亿件,热冲压线会达到300~400条。热冲压行业会向着适用汽车零件类型更多、设备和零件制造成本更低、整体自动化程度更高、生产效率更高的方向发展。普热斯勒也将持续保持技术创新,为零部件配套企业、汽车主机厂、汽车行业提供更新的技术、更先进的设备以及更低成本的产品。