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社长专栏 丰田访谈 赛事活动 专题报道
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“支撑起日本造车业的匠人们”第3回 锻造匠人 安藤寿朗

目录

丰田的“铁匠”
汽车制造中不可或缺的锻造技术
从柔道步往锻造之路
征服安藤的“锻造”魅力
全自动化时代更应重视隐性知识
学会理解“铁的感觉”

在当今这个以3D打印、AI技术为代表的数字化备受瞩目,造车行业的一线其实还存在着一些依靠“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”。

这次我们采访的是有着“锻造匠人”之称的安藤寿朗先生。

第3回 精通锻铁的“锻造匠人”——安藤寿朗

丰田汽车明知工厂动力传动系统总部 PT管理室 技能与培养小组 专家组(SX)

丰田的“铁匠”

安藤寿朗于1968年6月24日出生在丰田汽车的故乡——丰田市。1987年4月1日,高中毕业后的他进入了丰田汽车公司,并被分配到第5生产技术部,该部门的业务是通过锻造进行零件生产。自那之后他便主要作为一名试制和生产准备方面的专家活跃在职场中。

和铸造一样,锻造也是最古老的金属加工技术之一。将加热到通红的金属用手锤敲至变形,然后塑造成需要的形状......或许将其说成冶炼工作更方便大家理解。在距今约半个世纪前,每个城镇和村庄都有从事冶炼工作的铁匠,他们靠贩卖手工制作的菜刀、剪刀、镰刀、锄头等铁制工具为生。但是,我们现在几乎看不到铁匠们的身影,这个职业也渐渐被人们遗忘了。

其实锻铁的历史可以追溯到公元前1700年左右,那时候在小亚细亚的赫梯民族发明了冶铁技术并最先使用了铁器。

将金属加热后敲击,其内部结构就会发生很大的变化。随着金属结晶的收缩,结晶之间的缝隙被堵上,从而密度增大。而且处于分散状态的结晶,也会变得像木纹一样方向整齐有序。而这些“线条”线被称为metal flow(锻造流线),金属的强度在这个流线方向上大幅提升。另外,通过敲击,金属内部的杂质和碳被排出,也可以改变其性质。

锻造加工是使金属更坚固、更抗冲击、更有韧性的方法。也有不加热材料,直接通过敲击提高精密度的方法,名为“冷锻”。

“我是丰田的铁匠。一般人可能不知道,在汽车制造中有只能用锻造来制造的零件,所以铁匠是不可或缺的。”

安藤能够熟练进行自由锻造和单手使用手锤。上图为在用脚踏开关进行自由锻造的同时,挥动手锤敲打加热后通红的材料 ※自由锻造工艺主要会用到锻造冲压机,这种机器的构造是上部装有大型汽缸,通过控制脚踏开关提供空气,使汽缸前端的铁锤下落

目前,安藤在明知工厂内的培育中心,以“锻造匠人”的身份对新人进行锻造实习指导,课程内容包括将金属材料使用手工作业方式进行锻造实践,同时他还向后辈们传达了锻造这门技术的魅力、难点以及深刻含义。

生产汽车不可或缺的锻造技术

汽车的动力来源于汽油和空气混合物在发动机气缸内燃烧所产生内能的转化。如连杆和曲柄轴这样的发动机部件,因为承受这种力并将其转化为旋转运动,所以会不断地受到很大的作用力。传动齿轮和传动系统的其他部件也是如此,它们将这种力传递给轮胎,而悬挂部件则支持轮胎并承受来自道路的作用力。这些部件决不能损坏,因为如果它们损坏了,就会直接导致无法驾驶甚至是出现交通事故。这就是为什么这些零件必须很结实的原因。

要制造这样的重要零件,锻造技术不可或缺。为了制造汽车,丰田从80多年前的创业之初开始,就致力于这项技术的研究发展以及技术人员的培养工作。

丰田汽车的锻造部门始建于1934年1月的丰田自动织布机制作所,从研究开发汽车用钢材的炼钢部起步。据记载,这个部门里有一台从美国进口的蒸汽锻造机。1938年11月,竣工的举母工厂开始生产锻造零件。据丰田汽车产业技术纪念馆的资料显示,举母工厂中有1/2吨、1吨、2吨的三台靠蒸汽运作的自由锻造(冲压机),在不使用锻模的“自由锻造”中,竟然需要4名员工共同完成零件的制造。

通过锻造,丰田成为近代工业生产的开拓者,安藤则是为数不多的继承这一历史和技能的人。

从柔道步往锻造之路

据说安藤小时候非常喜欢拆解物品,也很喜欢汽车。不过,他选择入职丰田并不是因为这个原因。

“我毕业于普通的高中。因为在爱知县获得了柔道冠军,所以走体育推荐这条路进入了丰田。但是我在进入公司之前的一次训练中受了很重的伤,伤势严重到‘不可能再继续做现役运动员’的程度。”

这对于有着柔道梦的安藤来说,无疑是一道难以承受的晴天霹雳。但是,安藤做出了新的决定:将柔道之路转向“锻造之路”,并在这条道路上走到极致。

“当时,和我同期的新员工都在工业高中里有过锻造实习的经验,只有我对锻造一窍不通。本来就很少有普通高中毕业生会选择这个部门。”

据说安藤当时是这么想的:如果我不会锻造的话,就没有呆在这里的意义,并且我也想享受工作。因此,必须学会锻造!

“我是个很不服输的人。当别人说我不好、不行的时候,我总暗想:‘我偏要做来试试!’,我想在技能方面超越前辈,给他们争气。于是我就拼命地学习相关知识技能。”

由于安藤长年用右手挥锤子,他的右手比左手大了一圈,手指和手掌的皮肤也更厚一些

征服安藤的“锻造”魅力

以前,锻造部门是丰田制造一线中最辛苦的地方,它吃力、肮脏、危险,是名副其实的3K工作。在锻造时,要将金属块高温烧红,然后用若干吨位的冲压机或者手持锤子,边发出巨大声音边进行反复捶打。这样的工作环境有多恶劣可想而知。

河合满在中学毕业后进入了丰田。他从锻造一线一路升职,目前已经高居副社长之职,现在担任丰田Executive Fellow这一职务。河合满曾经在接受某杂志采访的时候说过:“进入公司后,听说自己被分配到了锻造部门时差点想要辞职,因为锻造是非常辛苦的工作,我对此早有耳闻。”

不过安藤不同。锻造部门的前辈们都身经百战,在经验与直觉的引导下亲手制作过各种各样的试作零件,安藤得到了他们的指导,耳濡目染中开始体会到了锻造的魅力,慢慢懂得了其中乐趣,并认识到了这门手艺的深奥之处。

在常温下坚硬的铁,用1000℃的高温加热后也会变得柔软,在锤子的敲击塑型下,其形状可以随意改变

“锻造是一种通过高温加热,将坚硬的金属按照自己想要的样子进行塑型的工艺,并且过程中还可以优化组织结构。这种工艺手法是切削加工与铸造等其他工艺无法实现的。所以许多零件只能通过锻造工艺去制造。在研制新车型的时候,如果某个零件选用了锻造工艺的话,我就会非常自豪地说:‘看,还是离不开锻造吧’。”

安藤的工作内容还包括:与设计部门合作,通过锻造技术实现低成本高品质的零部件制造生产准备。安藤会仔细考量零件的构造是否适用于锻造工艺,以及在制造过程中零件以什么形状、什么流程才能更合理。在丰田所造的汽车上,安藤的know-how发挥了很大的作用。

全自动化时代更应重视隐性知识

其实丰田公司早就率先实现了锻造行业的机械化、自动化改进。安藤出生的4年前,即1964年时,在连杆这一发动机主要零部件的制造中,丰田就首次引入了美国制的自动锻造冲压机。

发展至今,包括像曲柄轴等许多的锻造零件,从导入原材料到导出完成品,都是由电脑控制的全自动机械来完成生产作业。3K的工作环境早已经是过去的事情了。可是安藤却饱含情感地说:正因为现在是全自动化的时代,为将来做考虑,我们更应该重视手工操作的锻造原始技术传承问题。

“金属材料在通过锻造加工的时候,适宜的材料温度、锻模温度以及润滑剂皮膜的选择,是锻造加工的‘优质条件’。但这个‘优质条件’的把握,是不可言传且没有说明书的“隐性知识”。换而言之,就是需要每个人亲自去体会,自己去感受。

其实在如今这个所有工艺都已实现全自动化的现代社会,不仅只是锻造工艺的技术人员需要掌握‘手工操作时的体感’。如果不能理解并想象出材料在机械中会以什么样的形状改变,一旦发生什么问题的话,是很难排除故障的”。

安藤的这种想法,与他刚入职公司时曾经还是一线班长的河合满Executive Fellow的“制造业的思想”不谋而合。明知工场的“锻造道场”就是基于这种思想而设置的。在这里除了锻造以外,还设有本特辑第1回与第2回中提到过的木型与铸造等各种工艺的实践教育课,为使各种传统技术、手工工艺的know-how与技能得以传承发展。

学会理解“铁的感觉”

安藤在锻造道场为我们做了一场演示课。这是在锻造实习里高年级学员才会学到的“自由锻造”技艺。这种工艺不使用锻模等工具,仅凭单手持锤,在自由捶打之间,将圆柱体的铁棒塑型成半个火钳。

使用自由锻造手法制作火钳的安藤。将加热烧红的铁棒,通过自由捶打,扭曲转动铁棒,使塑型材料变薄变长

安藤戴着工作用手套、安全帽以及非常厚的面罩护具,将铁棒用煤气喷灯加热至1000℃以上,这时铁棒呈现红色。安藤单手用火钳夹住铁棒,以自由锻造的手法单手挥锤敲打。随后铁棒就像变魔术一般,逐渐有了形状。这就是纯手工作业的魅力之处。

安藤正在完成火钳制作的最后阶段。将烧红的铁棒前端放在金属垫板上,单手挥捶敲打成喙的形状

安藤在锻造的时候,心中经常会与塑形材料对话。只要他看一眼就能预估出材料的温度,最合理的步骤与时机,加上合适的敲击力道,能完全凭借手工作业将材料塑造成想要的形状。

“想要通过手工锻造工艺完成一件优质产品的话,需要不断磨炼自己的五感。要学会敏于感知材料的温度与变形度。只有通过不断地实践思考,才能掌握锻造工艺的精髓,懂得要怎样塑型才能达到你想要的形状。”

左侧是加工前的铁棒,右侧是纯手工锻造完成的半个火钳。如此完美流畅的形状,很难想象这是通过纯手工自由锻造而成

安藤认为通过这种对话可以理解“铁的感觉”。他认为如果你都不了解这个材料,那就更不可能将它做成你想要的样子。这一点也并不只是体现在锻造工艺上,所有的手工艺匠人都有类似的想法。

“我在给实习生们上课的时候经常会对他们说:‘去试着理解铁的感觉’。我本人就是一直在努力理解‘铁的感觉’。但是经过了数十年的锻造生涯,如今我还是不太理解‘铝的感觉’……现在汽车制造业中不断推行电动化与轻量化,今后铝或者其他新材料的使用频率一定会增多。现在的我,特别想尽快去理解‘铝与新材料的感觉’。”

在造车业中不可或缺的锻造技术,如果能将其传统的“隐性知识”与新材料相结合,把隐性知识显性化,必将能够使技能与生产技术呈螺旋式上升。“锻造匠人”安藤,每时每刻都在准备迎接下一个全新的挑战。

(文:涉谷康人 照片:前田晃)