
欢迎您的参与
您已提交成功!
现在,以3D打印、AI技术为代表,数字化备受瞩目。汽车行业生产一线却依旧存在着一些依靠“老手艺”而运转的部门。
ToyotaTimes将聚焦这些用其自身精湛技艺支撑起汽车行业的“匠人”们,并开启一个直指日本制造业精髓的新特辑“支撑日本汽车制造业的匠人们”。
在造车过程中,焊接技术不可或缺。譬如调整巨大的冲压模具时需要使用“冲压模具堆焊”,制造铝合金车架时需要用到铝合金焊接技术。本篇为“焊接匠人”特辑前篇,将为您介绍焊接技能炉火纯青的三木昭的故事。

第13期 在5000℃的超高温下以0.1mm的精度进行焊接的“焊接匠人”:三木昭
丰田汽车 造物研发综合部 技能育成推进组 专家组
坐在工作台前的匠人头戴铁制面具般的焊接头盔,身穿焊接工作服,手上戴着电焊手套,把焊接棒放在了金属板上。
伴随着肉眼无法直视的强烈闪光出现,焊接棒前端的坚硬金属熔化成一片红色,焊接棒也一起熔化并逐渐变短,这就是焊接作业。即使在机械加工里,也鲜少有如此具有视觉冲击力的工作。
焊接头盔内设有专用护目镜,这是进行电弧焊接时的必需品。
强烈的闪光伴随“哔”的声音持续了数十秒,随后焊接两块钢板的工作便完成了。
焊接的部分会覆上一层由“熔渣”这种金属产生的黑色残渣,但只要用钢丝刷清理掉它们,就能看到一条隆起的美丽接缝,它就是“焊道”,而钢板之间通过焊道牢固地接合在了一起。

无论是什么类型的造物,都需要将材料进行“接合”。“焊接”是几种熔化后的金属通过原子之间的结合连接成一体的工艺过程,是造车过程中必不可缺的技术。
其实焊接的历史非常悠久。据说公元前3000年左右的埃及、美索不达米亚,以及中国殷周时期所使用的青铜器,已经使用了焊接技术。
另外,现代焊接中常见的“电弧焊”其实是在距今约100年前才被研发出来的,这是一种什么类型的焊接呢?
具体来说,一旦焊接对象和焊接电极棒接触并通上电流,再离开电极时,材料和电极之间会产生电弧放电现象,该部分的气体会发生电离,产生等离子体。
通常情况下,气体中的电流无法流动。但材料和焊接棒之间的电流可达5000℃至6000℃的高温,并伴随有闪光,电弧焊利用了等离子体的高温,在一瞬间让金属以及起连接作用的焊接棒在瞬间熔化并完成接合。

因为是通过熔化金属材料实现融合,并在冷却的过程中发生结晶结构这一原子级别的变化后进行的接合,所以材料与材料之间才可以完全融为一体。
在丰田,有一位将焊接技术练到炉火纯青的匠人。他就是来自造物研发综合部技能育成推进组专家组的三木昭。
1958年12月28日,三木出生于香川县观音寺市。少年时期,他热爱造物,喜欢摩托车的华美外观,并热衷于制作塑料模型。因为父亲工作的关系,后来他们搬家到了三重县四日市市,随后便就读于四日市市内的工业高中。
三木
在我们那个时代,高中毕业后几乎所有人都会选择直接就业。我也是考虑到“工业高中毕业比较方便就业”这一点,所以决定进入了工业高中的机械专业学习。
我之所以选择在丰田就职,是因为我喜欢汽车,想从事组装汽车的工作。
三木希望去和组装汽车有关的部门,但是,1977年4月1日进入公司的三木被分配到了第2机械工业部,也就是现在的移动旅行部的焊接组。顺带一提,他仅仅是在工业高中实习时,有过焊接经验。
三木
当时,焊接组被称为“又累又脏又危险”的地方,我也一度怀疑过自己是否真的能做到焊接。
我记得那会儿连培训都没有,我们直接去了一线。但那也是一个只要好好观察上司和前辈工作时使用的技能,就能偷学到真东西的地方。
为什么说要“偷学”呢?因为即便我去虚心请教,前辈们也不会把重要的地方传授给我,以前的匠人都是这样的。
刚进公司的三木拿到的第一个课题是焊接铁板,然后制作一个箱子,用来装自己使用的工具,比如锤子、钳子,以及当时还在使用的气焊枪等。
为了进一步提高工作效率,三木还学会了用来“改善”作业效率的箱子、将铁板组合成小模具等,学了一身的焊接本领。

三木
虽然焊接工作确实又累又脏还危险,但在工作的过程中,我对它越来越感兴趣了。
我最初做的那个工具箱是什么样的?是让我觉得不好意思拿出来展示的程度。我意识到前辈们掌握的技能真的很厉害,后来抱着“一定要超越他们”的想法拼命努力了。
三木在工作结束后,会独自留下来继续努力练习。除此之外,他还负责通过“堆焊”和淬火修正冲压模具的问题、熔化10mm至200mm厚度的铁板进行切割作业等。三木积极主动地参与到了造车中不可或缺的焊接工作中来,并不断磨练这项技能。
三木
在这里,每次的工作内容都是不同的。因此每次动手制造时,都必须思考“这次该怎么做”。这真的很有趣,非常适合我。
就这样,三木每天享受着焊接带来的乐趣并勇于挑战新的难题。在他进入丰田的第9年,也就是1986年,一个重大的转机出现了。当时,三木的领导认可了他的能力,于是问他“要不要参加焊接技术大赛”。
一年一度的焊接技术大赛始于1954年,由日本焊接协会举办,旨在振兴所有工业领域中不可或缺的焊接技术。每次举办时,来自日本各地的焊接技能人员都会齐聚一堂,在这项比赛中角逐冠军。
虽然此前丰田也参加过焊接技术大赛,但没能在全国比赛中进入前3名,最厉害的一次也不过是第4名。后来,三木从公司里选拔出来的30名技能者中脱颖而出,成为前往爱知县参加比赛的4人之一,但遗憾的是,他在该场比赛中只获得了第6名,无缘全国大赛。
三木
要想参加全国大赛,就必须在县级比赛中获得冠军,我最终没能如愿。当时真的很不甘心,因此决定第二年再去挑战一次,目标是参加全国大赛。
当时,在总公司的学园主楼有实习场所。技术高超的人都在这里参加公司内部选拔会,如果能进入前4名,就可以免除一至两个月的工作内容,留在这里接受技能特训。只要在爱知县大赛上夺冠,就能参加全国大赛。
1987年,三木再次发起挑战,并在爱知县的比赛中获得冠军,成功入围全国大赛,最终获得了第3名的好成绩。这是对于丰田汽车来说首次具有纪念意义的焊接技术大赛,也是第一次有丰田人入选了前3名。
上图为三木在焊接技术大赛全国大赛中获得第3名时颁发的奖状。
从1988年开始,三木在人才研发部(现为丰田技能者培养所)担任教学师傅,负责指导参加焊接技术大赛的后辈们,同时他也不忘继续磨练自身的焊接技能,成为了公司里有名的“焊接匠人”。
造车过程中,焊接这一技能被应用于各种场合。在诸多不同类别的焊接中,三木擅长的类型之一是堆焊。为了制造车身板件,需要对长数米、重达几十吨的冲压模具进行堆焊,一线员工们在这方面非常仰仗三木的技术。
另外,要想了解冲压模具是什么、如何使用之类的详细信息,可以浏览本系列连载的第5期“冲压模具匠人”。
制造车身板件的冲压模具的精度是以1/1000mm,即1μm为单位进行要求的。冲压模具匠人要多次对制造车身板件的钢板进行冲压,通过仔细观察和触摸找出压制出来的车身板件表面的问题,再用切削工具、锉刀、磨刀石进行修正。
但修理冲压模具时,只切削是不够的,有时候还要填补凹陷部分。这时就要对铸造出来的冲压模具进行“堆焊”。
上图为用来对车身板件进行冲压加工的模具。
三木
与一般的钢板相比,冲压模具铸件金属表面坑洼较多,因此焊接更加困难。
而且大型冲压机的模具经常需要承受很强的压力,如果不让模具和堆焊的金属材料完美地融为一体,就会导致堆焊处脱落,从而让最后的板件出现问题。
另外,若是让技术不到位的人焊接,就会因为堆积太多导致焊道凹凸不平。如果堆积过度的话,后期精加工冲压模具时也会很麻烦。
考虑到板件最终成形的精度,要在冲压模具上尽量薄的进行堆焊。堆积时,考虑到最后的精加工问题,最多多堆0.1mm左右,而且必须使堆焊金属部分和冲压模具完全融为一体。
总之,为了最终的切削,我们需要先堆积,所以堆焊时我就像默默无闻的幕后工作人员。但是,在造车一线有很多人理解其中的辛苦和不易,所以我觉得做这件事很有意义。
沿着图片中曲线部分进行堆积的就是堆焊要处理的地方。通过对这个部分进行切削和抛光,调整模具的表面。
现在,三木正致力于培养人才、挑战难度最高的铝合金焊接技术。本期特辑后篇除了为您介绍上述事宜外,还会传达三木口中焊接技能的魅力,敬请期待。
(文章:涩谷康人 照片:高柳健)


