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2023.04.05

第13期 在5000攝氏度的超高溫中熟練作業(yè)的“焊接匠人”三木昭(前篇)

目錄

? 對(duì)于造車來說不可或缺的技術(shù)
? 這里的每件工作都不一樣
? 豐田的首次壯舉
? 為什么沖壓模具鑄件的“堆焊”難度最高?

現(xiàn)在,以3D打印、AI技術(shù)為代表,數(shù)字化備受矚目。汽車行業(yè)生產(chǎn)一線卻依舊存在著一些依靠“老手藝”而運(yùn)轉(zhuǎn)的部門。

ToyotaTimes將聚焦這些用其自身精湛技藝支撐起汽車行業(yè)的“匠人”們,并開啟一個(gè)直指日本制造業(yè)精髓的新特輯“支撐日本汽車制造業(yè)的匠人們”。

在造車過程中,焊接技術(shù)不可或缺。譬如調(diào)整巨大的沖壓模具時(shí)需要使用“沖壓模具堆焊”,制造鋁合金車架時(shí)需要用到鋁合金焊接技術(shù)。本篇為“焊接匠人”特輯前篇,將為您介紹焊接技能爐火純青的三木昭的故事。

第13期 在5000℃的超高溫下以0.1mm的精度進(jìn)行焊接的“焊接匠人”:三木昭

豐田汽車 造物研發(fā)綜合部 技能育成推進(jìn)組 專家組

對(duì)于造車來說不可或缺的技術(shù)

坐在工作臺(tái)前的匠人頭戴鐵制面具般的焊接頭盔,身穿焊接工作服,手上戴著電焊手套,把焊接棒放在了金屬板上。

伴隨著肉眼無法直視的強(qiáng)烈閃光出現(xiàn),焊接棒前端的堅(jiān)硬金屬熔化成一片紅色,焊接棒也一起熔化并逐漸變短,這就是焊接作業(yè)。即使在機(jī)械加工里,也鮮少有如此具有視覺沖擊力的工作。

焊接頭盔內(nèi)設(shè)有專用護(hù)目鏡,這是進(jìn)行電弧焊接時(shí)的必需品。

強(qiáng)烈的閃光伴隨“嗶”的聲音持續(xù)了數(shù)十秒,隨后焊接兩塊鋼板的工作便完成了。

焊接的部分會(huì)覆上一層由“熔渣”這種金屬產(chǎn)生的黑色殘?jiān)?,但只要用鋼絲刷清理掉它們,就能看到一條隆起的美麗接縫,它就是“焊道”,而鋼板之間通過焊道牢固地接合在了一起。

無論是什么類型的造物,都需要將材料進(jìn)行“接合”?!昂附印笔菐追N熔化后的金屬通過原子之間的結(jié)合連接成一體的工藝過程,是造車過程中必不可缺的技術(shù)。

其實(shí)焊接的歷史非常悠久。據(jù)說公元前3000年左右的埃及、美索不達(dá)米亞,以及中國殷周時(shí)期所使用的青銅器,已經(jīng)使用了焊接技術(shù)。

另外,現(xiàn)代焊接中常見的“電弧焊”其實(shí)是在距今約100年前才被研發(fā)出來的,這是一種什么類型的焊接呢?

具體來說,一旦焊接對(duì)象和焊接電極棒接觸并通上電流,再離開電極時(shí),材料和電極之間會(huì)產(chǎn)生電弧放電現(xiàn)象,該部分的氣體會(huì)發(fā)生電離,產(chǎn)生等離子體。

通常情況下,氣體中的電流無法流動(dòng)。但材料和焊接棒之間的電流可達(dá)5000℃至6000℃的高溫,并伴隨有閃光,電弧焊利用了等離子體的高溫,在一瞬間讓金屬以及起連接作用的焊接棒在瞬間熔化并完成接合。

因?yàn)槭峭ㄟ^熔化金屬材料實(shí)現(xiàn)融合,并在冷卻的過程中發(fā)生結(jié)晶結(jié)構(gòu)這一原子級(jí)別的變化后進(jìn)行的接合,所以材料與材料之間才可以完全融為一體。

在豐田,有一位將焊接技術(shù)練到爐火純青的匠人。他就是來自造物研發(fā)綜合部技能育成推進(jìn)組專家組的三木昭。

這里的每件工作都不一樣

1958年12月28日,三木出生于香川縣觀音寺市。少年時(shí)期,他熱愛造物,喜歡摩托車的華美外觀,并熱衷于制作塑料模型。因?yàn)楦赣H工作的關(guān)系,后來他們搬家到了三重縣四日市市,隨后便就讀于四日市市內(nèi)的工業(yè)高中。

三木

在我們那個(gè)時(shí)代,高中畢業(yè)后幾乎所有人都會(huì)選擇直接就業(yè)。我也是考慮到“工業(yè)高中畢業(yè)比較方便就業(yè)”這一點(diǎn),所以決定進(jìn)入了工業(yè)高中的機(jī)械專業(yè)學(xué)習(xí)。

我之所以選擇在豐田就職,是因?yàn)槲蚁矚g汽車,想從事組裝汽車的工作。

三木希望去和組裝汽車有關(guān)的部門,但是,1977年4月1日進(jìn)入公司的三木被分配到了第2機(jī)械工業(yè)部,也就是現(xiàn)在的移動(dòng)旅行部的焊接組。順帶一提,他僅僅是在工業(yè)高中實(shí)習(xí)時(shí),有過焊接經(jīng)驗(yàn)。

三木

當(dāng)時(shí),焊接組被稱為“又累又臟又危險(xiǎn)”的地方,我也一度懷疑過自己是否真的能做到焊接。

我記得那會(huì)兒連培訓(xùn)都沒有,我們直接去了一線。但那也是一個(gè)只要好好觀察上司和前輩工作時(shí)使用的技能,就能偷學(xué)到真東西的地方。

為什么說要“偷學(xué)”呢?因?yàn)榧幢阄胰ヌ撔恼?qǐng)教,前輩們也不會(huì)把重要的地方傳授給我,以前的匠人都是這樣的。

剛進(jìn)公司的三木拿到的第一個(gè)課題是焊接鐵板,然后制作一個(gè)箱子,用來裝自己使用的工具,比如錘子、鉗子,以及當(dāng)時(shí)還在使用的氣焊槍等。

為了進(jìn)一步提高工作效率,三木還學(xué)會(huì)了用來“改善”作業(yè)效率的箱子、將鐵板組合成小模具等,學(xué)了一身的焊接本領(lǐng)。

三木

雖然焊接工作確實(shí)又累又臟還危險(xiǎn),但在工作的過程中,我對(duì)它越來越感興趣了。

我最初做的那個(gè)工具箱是什么樣的?是讓我覺得不好意思拿出來展示的程度。我意識(shí)到前輩們掌握的技能真的很厲害,后來抱著“一定要超越他們”的想法拼命努力了。

三木在工作結(jié)束后,會(huì)獨(dú)自留下來繼續(xù)努力練習(xí)。除此之外,他還負(fù)責(zé)通過“堆焊”和淬火修正沖壓模具的問題、熔化10mm至200mm厚度的鐵板進(jìn)行切割作業(yè)等。三木積極主動(dòng)地參與到了造車中不可或缺的焊接工作中來,并不斷磨練這項(xiàng)技能。

三木

在這里,每次的工作內(nèi)容都是不同的。因此每次動(dòng)手制造時(shí),都必須思考“這次該怎么做”。這真的很有趣,非常適合我。

豐田的首次壯舉

就這樣,三木每天享受著焊接帶來的樂趣并勇于挑戰(zhàn)新的難題。在他進(jìn)入豐田的第9年,也就是1986年,一個(gè)重大的轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)了。當(dāng)時(shí),三木的領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)可了他的能力,于是問他“要不要參加焊接技術(shù)大賽”。

一年一度的焊接技術(shù)大賽始于1954年,由日本焊接協(xié)會(huì)舉辦,旨在振興所有工業(yè)領(lǐng)域中不可或缺的焊接技術(shù)。每次舉辦時(shí),來自日本各地的焊接技能人員都會(huì)齊聚一堂,在這項(xiàng)比賽中角逐冠軍。

雖然此前豐田也參加過焊接技術(shù)大賽,但沒能在全國比賽中進(jìn)入前3名,最厲害的一次也不過是第4名。后來,三木從公司里選拔出來的30名技能者中脫穎而出,成為前往愛知縣參加比賽的4人之一,但遺憾的是,他在該場(chǎng)比賽中只獲得了第6名,無緣全國大賽。

三木

要想?yún)⒓尤珖筚悾捅仨氃诳h級(jí)比賽中獲得冠軍,我最終沒能如愿。當(dāng)時(shí)真的很不甘心,因此決定第二年再去挑戰(zhàn)一次,目標(biāo)是參加全國大賽。

當(dāng)時(shí),在總公司的學(xué)園主樓有實(shí)習(xí)場(chǎng)所。技術(shù)高超的人都在這里參加公司內(nèi)部選拔會(huì),如果能進(jìn)入前4名,就可以免除一至兩個(gè)月的工作內(nèi)容,留在這里接受技能特訓(xùn)。只要在愛知縣大賽上奪冠,就能參加全國大賽。

1987年,三木再次發(fā)起挑戰(zhàn),并在愛知縣的比賽中獲得冠軍,成功入圍全國大賽,最終獲得了第3名的好成績。這是對(duì)于豐田汽車來說首次具有紀(jì)念意義的焊接技術(shù)大賽,也是第一次有豐田人入選了前3名。

上圖為三木在焊接技術(shù)大賽全國大賽中獲得第3名時(shí)頒發(fā)的獎(jiǎng)狀。

從1988年開始,三木在人才研發(fā)部(現(xiàn)為豐田技能者培養(yǎng)所)擔(dān)任教學(xué)師傅,負(fù)責(zé)指導(dǎo)參加焊接技術(shù)大賽的后輩們,同時(shí)他也不忘繼續(xù)磨練自身的焊接技能,成為了公司里有名的“焊接匠人”。

為什么沖壓模具鑄件的“堆焊”難度最高?

造車過程中,焊接這一技能被應(yīng)用于各種場(chǎng)合。在諸多不同類別的焊接中,三木擅長的類型之一是堆焊。為了制造車身板件,需要對(duì)長數(shù)米、重達(dá)幾十噸的沖壓模具進(jìn)行堆焊,一線員工們?cè)谶@方面非常仰仗三木的技術(shù)。

另外,要想了解沖壓模具是什么、如何使用之類的詳細(xì)信息,可以瀏覽本系列連載的第5期“沖壓模具匠人”。

制造車身板件的沖壓模具的精度是以1/1000mm,即1μm為單位進(jìn)行要求的。沖壓模具匠人要多次對(duì)制造車身板件的鋼板進(jìn)行沖壓,通過仔細(xì)觀察和觸摸找出壓制出來的車身板件表面的問題,再用切削工具、銼刀、磨刀石進(jìn)行修正。

但修理沖壓模具時(shí),只切削是不夠的,有時(shí)候還要填補(bǔ)凹陷部分。這時(shí)就要對(duì)鑄造出來的沖壓模具進(jìn)行“堆焊”。

上圖為用來對(duì)車身板件進(jìn)行沖壓加工的模具。

三木

與一般的鋼板相比,沖壓模具鑄件金屬表面坑洼較多,因此焊接更加困難。

而且大型沖壓機(jī)的模具經(jīng)常需要承受很強(qiáng)的壓力,如果不讓模具和堆焊的金屬材料完美地融為一體,就會(huì)導(dǎo)致堆焊處脫落,從而讓最后的板件出現(xiàn)問題。

另外,若是讓技術(shù)不到位的人焊接,就會(huì)因?yàn)槎逊e太多導(dǎo)致焊道凹凸不平。如果堆積過度的話,后期精加工沖壓模具時(shí)也會(huì)很麻煩。

考慮到板件最終成形的精度,要在沖壓模具上盡量薄的進(jìn)行堆焊。堆積時(shí),考慮到最后的精加工問題,最多多堆0.1mm左右,而且必須使堆焊金屬部分和沖壓模具完全融為一體。

總之,為了最終的切削,我們需要先堆積,所以堆焊時(shí)我就像默默無聞的幕后工作人員。但是,在造車一線有很多人理解其中的辛苦和不易,所以我覺得做這件事很有意義。

沿著圖片中曲線部分進(jìn)行堆積的就是堆焊要處理的地方。通過對(duì)這個(gè)部分進(jìn)行切削和拋光,調(diào)整模具的表面。

現(xiàn)在,三木正致力于培養(yǎng)人才、挑戰(zhàn)難度最高的鋁合金焊接技術(shù)。本期特輯后篇除了為您介紹上述事宜外,還會(huì)傳達(dá)三木口中焊接技能的魅力,敬請(qǐng)期待。

(文章:澀谷康人 照片:高柳健)

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