“专利是我们企业的核心竞争力。”这是青岛海青机械总厂厂长左铁军接受记者采访时特别强调的一句话。左铁军刚刚获得了由中国发明协会颁发的“中国当代发明家”称号。
左铁军在专利方面荣誉颇多:联合国WIPO(世界知识产权组织)颁发的“杰出华人发明家奖”、“第十届中国专利金奖”、“法国巴黎发明博览会银奖”、“第六届发明创业奖”等。能获得这些荣誉称号,是因为左铁军和他的团队研发出了世界领先的“薄壁铜铝管焊接技术”。
在海青机械总厂的生产车间,记者见到了这个专利技术的“庐山真面目”:只见熟练的技工们正在用一种特殊的设备加工各种型号的铜铝焊接管,旁边加工好的铜铝管堆成了小山,包装上写着国内知名空调企业的名字。据了解,目前国内大部分空调大企业都应用了这一技术产品,韩国、美国的空调企业也开始使用此项技术产品。
“这些设备表面上看不出什么门道,里面却凝结了我们十几年的心血,是我们此次获奖的核心技术所在。”左铁军告诉记者,用这种设备生产出来的中间是铝、两头是铜的长管子,就是此次获奖的产品。这种管子是专门用于连接空调的室内机与室外机,替代了传统的全铜管,将大大缓解铜资源匮乏的压力。
“研发这个技术是被逼出来的。”左铁军告诉记者,这个技术研发出来之前,海青机械总厂没有自己的产品,全靠给其他企业做零配件加工维持生存,“我们经常会几个月发不出工资来。”左铁军说。一个偶然机会,他们了解到冰箱配件铜铝焊接管接头部位的故障率相当高,直接影响到生产冰箱企业的产品品质,便萌发了研发这一技术的想法。
铜铝管焊接是一个世界级的难题,其大的难度在于铜和铝的熔点相差400多度,同时,铝还会天然地在表面生成氧化膜,这层氧化膜很难清除不说,其熔点又比铜高出了1000度。三个不同的熔点,致使铜铝焊接极易形成虚焊甚至焊不上。过去,很多企业采用一些特种焊接方法,如爆炸焊、闪光电阻焊、储能焊、摩擦焊等,但这些方法或者只能完成1毫米以上焊接,或者不适合工业化生产。一些发达国家尝试利用“铜铝共晶组织”构成焊缝,但也没有实现工业化应用。
只有发明新的焊接方法,才能真正实现用铝代替铜的目标。于是,从2003年开始,左铁军亲自带头开始了艰苦的研发,整整三年时间,每天晚上都要干到11点,有一次他在车间熬夜做试验,由于眼睛只顾盯着产品了,忘记了两只手也在机器上,结果让机器压伤了两个大拇指。
“政府的支持也是非常重要的。”左铁军说,由于这个研发项目持续时间长,企业透支非常厉害,后来多亏青岛市市北区政府提供了财政支持,累计给予150万元的科研开发经费,才使研发得以坚持下来。
研发过程中,中国海洋大学材料科学与工程研究院的高级工程师赵越的加入,为深入研究提供了理论基础和实验设施,让左铁军的研发队伍如虎添翼。“我们用了10吨铜,试验了数万次,才发现与世界权威焊接方法相反的创意才是真正的解决之道。”左铁军说,找到了症结,课题组又通过反复试验,对压力参数、电气参数、尺寸参数以及材料成分偏差等多种因素都了然于心,终于发明了一种全新的焊接法——铜铝套管挤压电阻焊接方法,实现了焊缝中无铜铝脆性组织、铜铝原子结合,焊缝非常牢固,无论是拉伸、弯曲、压扁等,都不会有任何缝隙。
“这个焊接技术我们申报了14项发明专利,8项已经授权,还申报了30项实用新型专利,都已授权。核心的就是我们自己制造的套管挤压电阻焊接机,这是一种数字化、智能化的套接接头铜铝管焊接设备,是世界上独一无二的。它核心的功能是能识别因温度、电压、电流、压力、管子尺寸、工件装配精度等等参数变异导致的误差,任何一项指标与工艺要求不相符,它都会停止工作,这就保证了产品的下线合格率几乎达到100%。”左铁军不无骄傲地告诉记者。目前,海青机械总厂共制造了6种型号、160多台这样的焊机,可以焊接从小到大多种铜铝管,“从薄0.3毫米、小直径3.2毫米,到厚3毫米、大直径28毫米,我们都可以焊接。目前我们正在向30、40、50毫米的大直径铜铝管焊接迈进。”左铁军说。
这个技术的研发成功,其社会和经济效益都是巨大的。这种技术可以应用到空调、冰箱、汽车、冷库、蔬菜大棚等所有需要温度调节的领域。以空调为例,传统空调的制冷管,用的都是铜管,但铜一直是全球性紧缺资源,中国更是铜资源紧缺国,70%以上的电解铜依赖进口。相比之下,中国的铝资源比较丰富,而且是铝出口大国。而用铝代替铜,成本可以降低一半,如果全国空调企业都使用这个产品,每年可节约20万吨电解铜,按每吨一万美元的价值计算,可节约资金20亿美元。
正是依托这一破解了世界级难题的技术创新,左铁军带领的青岛海青机械总厂从不足40人、没有自主产品的小企业,发展到现在有500多名员工,拥有自主产品和品牌的中型企业,其铜铝焊接管市场占有率国内达到90%以上,国际达到100%。2010年,他们共生产了1000多万支铜铝焊接管,实现产值1.48亿元,今年1至4月份,其产值已经达到了7800万元。
“我们下一步还要参与铜铝焊接管国家标准的制定,争取从标准的高度进一步提升我们的核心竞争力。”左铁军信心十足地说。