《厉害了，我的国》中的工大底色----记搅拌摩擦焊技术推广者、长春工业大学博士生导师宫文彪教授
近期，《厉害了，我的国》正在各大院线热映，成为了中国历史上票房最高的纪录片。其中，中国车--奔驰的“复兴号”高铁，成为了中国制造与中国速度的典型代表。“看到奔驰的‘复兴号’高铁，心里非常自豪，因为其中有我的贡献。”宫文彪在看完《厉害了，我的国》后，在微信朋友圈这样写到。这条微信在工大人的朋友圈迅速被转发并点赞。原来，宫文彪教授的科研项目“搅拌摩擦焊先进制造技术在铝合金车体上的应用开发”被成功应用在高铁车钩座、连接板、裙板，顶板等关键零部件的制造，特别是84mm厚的车钩座采用传统的弧焊技术已无法完成制造。这是长春工大科研工作紧密围绕生产实际所需开展，将科研成果落在吉林大地上的真实体现，更是长春工业大学党建工作与思想政治工作底色传承的生动写照。
他让搅拌摩擦焊技术在长春扎根
宫文彪不是搅拌摩擦焊技术的发明者，但他是这项技术在中国高铁事业中使用的重要推广者。搅拌摩擦焊技术是英国焊接研究所（TWI）于1991年申请的发明专利，主要用于解决铝合金等低熔点材料的焊接。2002年，中国航空工业集团-北京航空制造工程研究所与英国焊接研究所共同签署关于搅拌摩擦焊专利技术许可、技术研发及市场开拓等领域的合作协议，搅拌摩擦焊才正式走进国门。2007年，宫文彪到当时的长春轨道客车股份有限公司（现中车长春轨道客车股份有限公司，以下简称“长客股份公司”）博士后工作站开展博士后研究工作。作为一名长期从事焊接方面研究与教学的教师，他敏锐地发现搅拌摩擦焊技术在轨道客车铝合金车体制造上具有广阔的应用前景。
宫文彪在长客股份公司开展博士后研究工作
不等不靠，说干就干。这是宫文彪多年来形成的工作方式，当时吉林省内还没有专用的搅拌摩擦焊设备，他查阅资料，根据搅拌摩擦焊的原理，利用铣床自制了一个小型“焊机”，设计加工了搅拌头，一天又一天地在车间里试验。直到某一天，一条平整漂亮的焊缝被焊接出来了，经过分析测试，宫文彪拿着样品和测试数据找到公司领导，向领导提出了建设一条搅拌摩擦焊中试生产装置的请求。
“这项装置主要用来焊哪个零部件？”
“先在车钩座上试验，然后在推广到整车。”
“需要多少钱？”
“大约300万元。”
公司领导仔细看了试验件，略一思考，同意了宫文彪的建议。
车钩座是车厢间连接的重要部件，当时的动车车钩座采用的是35mm厚度的6005A-T6铝合金，采用传统的MIG（熔化极惰性气体保护焊）多层多道焊接，焊接难度大，质量难以保证，生产效率低，焊接烟尘和弧光也使得劳动条件很差。如果采用搅拌摩擦焊，一遍即可完成焊接，而且无弧光、无烟尘、耗电低，焊接成品表面光滑，力学性能更好。公司领导看到宫文彪的焊接样品后，对此充满希望，让他放手去做。
“那时候只有北京的一家公司得到授权能做这套设备”，但是搅拌摩擦焊这项技术走进国门的这五年，很多应用研究还处于起步摸索阶段，具体的工程应用案例不多，特别是在轨道客车制造上还无先例可依。这套装置需要什么样的结构、什么样的配置？各轴的进给速度、功率？需要达到什么样的技术标准？……一切都需要宫文彪自己去解决。
偌大的生产车间内，公司给划出的一隅变成了宫文彪自己的天地，根据零部件的结构、尺寸，他亲自起草了技术条件，经过和制造厂的多次技术交流，最终确定了这台轨道客车制造业第一台搅拌摩擦焊的技术要求。8个月后设备到厂，宫文彪又参与了设备的组装和调试。已有的为适应弧焊生产的型材结构不适合搅拌摩擦焊制造，宫文彪又和长客股份公司设计处的人员跑到辽宁中旺集团协调更改挤压模具，挤压出了适合搅拌摩擦焊接的车钩座型材，他的博士后工作忙的不亦乐乎。
宫文彪与操作工在他亲手组建的第一台搅拌摩擦焊机器前合影
既是技术员又是工人，当时没有配备操作工，宫文彪就自己亲自操作设备，工件装配时把研究生带去帮助抬上工作台。经过多次试压研究、测试，最终形成了稳定的车钩座搅拌焊接工艺。和传统的MIG焊工艺相比，采用搅拌摩擦焊技术焊接的薄板强度系数可提高到85%以上，厚板可达到70%左右，车钩座的生产效率比MIG提高了20倍。2010年11月，通过公司组织的专家的评审，宫文彪开发完成的车钩座厚板搅拌摩擦焊技术首先应用于武汉地铁匙角-汉口地铁线枕梁等厚板部件的制造。看到搅拌摩擦焊技术的先进、高效，2012年长客股份公司又投资365万美元开始进行第二套五轴四联动搅拌摩擦焊设备的全球招标制造工装，宫文彪又作为主要技术人员全程参加了设备技术条件的编制和评标工作，一年后，世界上可焊接长度最大、功能最先进的第二台搅拌摩擦焊设备投入使用，专门用于地板等大部件的制造。至此，搅拌摩擦焊技术正式进入工程应用阶段，这项技术在宫文彪的推广下，深深地扎根在长客股份公司。宫文彪也因此被长客股份公司挽留，连续2次推迟出站并获得奖励。至今，宫文彪完成的行业第一台搅拌摩擦焊设备仍然在生产一线使用，每次到车间看到这台设备，他都会在这台设备前驻足，触摸一下设备，向操作工询问一下设备的情况，如同问候一位老朋友。
他把搅拌摩擦焊技术应用在高铁车体制造上
2013年底，宫文彪的博士后研究工作圆满完成。因为公司领导的多次挽留，宫文彪的博士后研究工作比原定的2年晚了整整4年。2013年底，吉林省泰浩轨道客车装备有限公司（简称“泰浩公司”）由机械加工企业转型为轨道车体结构件供应商。经长客股份公司介绍，泰浩公司邀请宫文彪担任公司的技术顾问，而宫文彪的搅拌摩擦焊技术2.0版--双轴间搅拌摩擦焊接技术，也在泰浩公司的大力支持下开花结果，应用在新一代标准动车组、地铁等铝合金车体的制造。
1.0版的焊接技术主要是单轴肩搅拌摩擦焊接，主要应用于开式型材零部件的焊接制造。但是为进一步降低车身自重，轨道客车的侧墙、裙板、顶板、受电弓平台等部件设计为空心挤压型材，如果能把搅拌摩擦焊技术应用到这些部件的焊接中，那将更大地节约资源和提升车体制造质量和技术水平。然而，当时双轴肩搅拌摩擦焊技术主要掌握在日本的一家公司手上，并对此严格保密。
为了突破技术封锁，宫文彪下定决心一定要攻克双轴肩搅拌摩擦焊技术的研究难题。科学研究注定是一条坎坷的路，多次的试验，均未达到相关质量要求。他一次一次核算数据，检查相关材料，理论上完全可以实现的双轴肩焊接，但总是焊不上，或者焊缝性能达不到要求。一遍遍的试验后，宫文彪把目光停留在了搅拌头结构设计和轴肩的尺寸上----只有搅拌头对焊缝的成型和性能的影响没有排除。宫文彪和操作工在现场一遍遍试验、测试，根据型材的空间和板厚，设计并规范了搅拌头的结构和尺寸，和北京一家企业联系制造了能够满足3-5mm厚度的闭式型材双轴肩搅拌头，最终，2.0版搅拌摩擦焊技术取得圆满成功，打破了日本某公司对该项技术的垄断。而根据宫文彪大量试验数据设计的搅拌头，也成为了该搅拌头生产厂家的标准化双轴间焊接头。2014年，双轴肩搅拌摩擦焊技术成功地应用于深圳7号线和9号线车体侧墙、受电弓平台、空调机组座等部件的制造。
宫文彪在复兴号样车前留影
随着宫文彪教授开发的双轴间焊接技术的成熟，泰浩公司的技术水平也不断提升，从长客的B类零部件供应商成长成为A类部件供应商，学校机械和材料的十多名学生也被介绍到该企业工作从事搅拌摩擦焊技术工作，企业规模也由开始的几十人发展到近400人，先后为深圳地铁、新加坡地铁、重庆环线地铁、兰州地铁、南昌地铁、北京机场快速线、上海17号线地铁等配套生产车体部件，特别是在新一代标准动车组----复兴号上，搅拌摩擦焊技术发挥了重要价值作用，取得了较大的经济和社会效益。这项技术的推广应用使得长客股份公司铝合金车体制造技术处于国际先进水平，具有行业引领示范作用。
“年轻人，应该多往工厂跑！”
宫文彪说，现在搅拌摩擦焊技术在长客的应用是走在全国前列的，但是关于搅拌摩擦焊的理论研究还稍显滞后。“腿跑的快，大脑一定要跟上。”现在他正在带领研究生就搅拌摩擦技术进行进一步的科学研究。该项目的研究得到各方的高度关注，取得了许多成绩。宫文彪主持的“轨道客车铝合金车体搅拌摩擦焊先进制造技术应用开发”项目荣获2015年度吉林省科技进步一等奖。
“搞科学研究应多往工厂跑，特别是年轻教师，到生产一线才能发现问题，才能把专业理论知识和工程实践结合起来，才能有源源不断的课题项目涌现出来。”宫文彪说，我们长春工大作为省属重点高校，科学研究就应该紧密围绕地方经济社会发展需求，到工厂去，为工厂解决实际困难，既是我们开展科学研究的需要，更是振兴吉林的现实需要。
宫文彪在泰浩公司的搅拌摩擦焊机前
他说他所有的科研项目都是来自于生产一线的实际需求。2000年-2006年，宫文彪的研究方向就是因工程需要从焊接方向转向了表面处理，这源于到上海一家火电厂的经历。火电站需要一批除灰阀门，该阀门密封面为半球形结构要求具有高的耐磨性，原来主要靠进口，但由于造价太高，企业转向自主研发，但是一直难以解决密封面的耐磨问题。宫文彪随生产厂家到电厂了解这个情况后，就开始积极研究。由于他的研究方向一直是焊接，对材料表面处理不太熟悉，于是他开始查找资料，动手实验，最后采用火焰喷涂制备合金涂层的方式解决了除灰阀密封面的耐磨耐蚀问题，并在科技厅申请了“金属基氧化铝陶瓷材料在火电站干除灰系统中的应用”项目。随后，他开始在材料热喷涂改性技术方面进行了深入研究，该技术在上海太仓电厂等国内多家火力发电厂、结晶器制造厂、汽车线束生产厂等企业得到推广应用。之后，由于博士后工作在长客股份公司进行，结合实际需要，他又把更多的精力转移到铝合金焊接方面研究，主持编写了“铝合金弧焊推荐工艺（GB/T22086-2008）”和“铝及铝合金的弧焊接头缺欠－质量分级指南（GB/T22087-2008）”两项国家标准，填补了国内铝合金车体制造质量控制体系和工艺方法无统一标准可依的空白，解决了生产配套企业无统一标准带来的产品质量上的差异。在此，他开始了十余年的搅拌摩擦焊技术应用研究工作，并参加了“铝合金车体制造工艺”“铝合金焊工培训教程”两项专著的编写工作，研究方向也凝练为“材料连接及表面热喷涂改性”。
宫文彪老师在20多年的教学科研工作中，坚持科研要“到工厂去”的信念，为工厂解决了各种各样的难题，积累了丰富的工程实践经验，积累的大量工程案例反过来又促进了专业课的教学。丰富的工程经验和踏实做事的风格使他成为企业最贴心和最值得信赖的伙伴。这些经历，让他获得了长春市政府特贴、吉林省有突出贡献的中青年专家、材料成型及控制工程省级特色专业带头人、吉林省焊接领域知名专家、吉林省焊接技术等级考评专家等一系列荣誉称号。也正是这些经历，让他有机会走近高铁，从而在“中国高铁”这张世界名片上写下了长春工大的名字。
人物档案：
宫文彪，长春工业大学学术期刊中心主任，教授，博士生导师。从事材料加工专业的教学与科研工作29年，以第一作者或通讯作者在国内外专业期刊上发表被SCI、EI收录的论文30余篇；获发明专利3项，实用新型专利4项，起草铝合金焊接工艺及质量控制方面的国家标准两项。获吉林省科技进步一等奖1项、二等奖2项，吉林省首届标准创新贡献三等奖1项，吉林省自然科学学术成果三等奖1项，2015年科技成果转化省长专项基金1项，是长春市政府特贴获得者和吉林省有突出贡献的中青年专家。在国内轨道客车制造业率先提出将搅拌摩擦焊技术应用于高速动车、城轨、地铁等车辆铝合金车体的制造，在省科技厅和中车长客股份公司的共同支持下，经过5年多的试验研究于2011年成功地用于铝合金车体部件的制造，至今已在包括长客股份公司及多家配套企业得到推广应用，使得中车长客股份公司的铝合金车体制造技术处于国际先进水平，具有行业引领示范作用。
作者：张亮亮
摄影：校新闻中心
