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摘要：機(ji)械總院集團(tuan)歷經二十年系統研(yan)究(jiu)了激光及激光電弧復合(he)應用(yong)理(li)論基礎、核(he)心工藝、關鍵(jian)共(gong)性工程技(ji)術、成套(tao)裝備和標準體系等制約技(ji)術發展(zhan)的關鍵(jian)卡脖子問題，取得了4項科技(ji)創新(xin)，解決了海(hai)陸空多種新(xin)型戰略武器、超級(ji)起重機(ji)、全新(xin)一(yi)代高(gao)速列(lie)車等一(yi)批大(da)國(guo)重器關鍵(jian)產(chan)品的關鍵(jian)焊接(jie)難題，引領(ling)實(shi)現了軌(gui)道交通、工程機(ji)械、石化(hua)、煤(mei)炭等裝備制造(zao)領(ling)域傳統焊接(jie)工藝的技(ji)術升級(ji)，推動了我國(guo)裝備制造(zao)業的綠色、高(gao)質量發展(zhan)。

關鍵詞：關鍵焊接難題(ti)  科技(ji)創新  技(ji)術升級   高質量發展

背景PART 01

機(ji)械科(ke)(ke)學研究總(zong)院集(ji)團(tuan)有限(xian)公司是國務院國資(zi)委(wei)直(zhi)接(jie)監管(guan)的公益類中(zhong)央大(da)(da)型科(ke)(ke)技(ji)企業(ye)(ye)集(ji)團(tuan)，始(shi)建于(yu)1956年(nian)。六十余年(nian)來，集(ji)團(tuan)始(shi)終堅守“提升中(zhong)國裝(zhuang)備制(zhi)造(zao)水平”的初心(xin)使命，持續(xu)深耕裝(zhuang)備制(zhi)造(zao)業(ye)(ye)基礎共性技(ji)術研究，創造(zao)了200多項(xiang)全國工業(ye)(ye)領域(yu)的第一(yi)，累計取得7000多項(xiang)科(ke)(ke)研成果，廣(guang)泛應用于(yu)機(ji)械制(zhi)造(zao)、汽車、航(hang)空(kong)航(hang)天、環保、能(neng)源(yuan)、交通運輸(shu)、信息產業(ye)(ye)、冶金、化工、建筑(zhu)等國民(min)經濟和國防安全重(zhong)要(yao)產業(ye)(ye)領域(yu)，為我國重(zhong)大(da)(da)科(ke)(ke)技(ji)項(xiang)目攻關、重(zhong)大(da)(da)工程(cheng)建設、行業(ye)(ye)共性關鍵技(ji)術發(fa)展做出了巨大(da)(da)貢獻。

集(ji)團目(mu)前擁(yong)有(you)19家(jia)全(quan)資及控股子企(qi)業(ye)（公司），建有(you)1個國(guo)家(jia)制造(zao)業(ye)創新中心(xin)、4個國(guo)家(jia)重(zhong)點(dian)實驗室、4個國(guo)家(jia)工程(cheng)研(yan)究中心(xin)，集(ji)科(ke)研(yan)開發(fa)(fa)、科(ke)技(ji)產業(ye)和技(ji)術服務三(san)大業(ye)務功能為一體(ti)，是(shi)國(guo)家(jia)科(ke)技(ji)創新體(ti)系的重(zhong)要組成(cheng)部分和裝備(bei)制造(zao)業(ye)發(fa)(fa)展的重(zhong)要引(yin)擎。

責任行動PART 02

（一）取得4項科技創新  技術成果整體達世界先進水平

在國(guo)際科(ke)(ke)(ke)技(ji)(ji)合作專項、哈爾(er)濱市(shi)科(ke)(ke)(ke)技(ji)(ji)攻關(guan)計劃等項目的(de)支持下(xia)，機(ji)械總院(yuan)集團哈焊院(yuan)歷經二十年系(xi)統研究了激(ji)(ji)光及激(ji)(ji)光電弧復合應用(yong)理論基礎、核心工藝(yi)、關(guan)鍵(jian)共性工程(cheng)技(ji)(ji)術(shu)、成套裝備和標準(zhun)體(ti)系(xi)等制約技(ji)(ji)術(shu)發(fa)展的(de)關(guan)鍵(jian)卡脖子(zi)問題，取得(de)了4項科(ke)(ke)(ke)技(ji)(ji)創新(xin)：

• 首次提出了“雙重導(dao)電”、“電弧輻(fu)射(she)增強(qiang)”機(ji)制和(he)“電弧等(deng)效功(gong)率”熱源(yuan)匹配(pei)模型，揭(jie)示了激光-電弧復合焊接物(wu)理(li)作用機(ji)制。

• 攻(gong)克(ke)了25米(mi)大型薄(bo)壁鋁合金型材連(lian)續穩(wen)定焊(han)接(jie)、復雜工況單(dan)面焊(han)雙面成(cheng)形(xing)閉環(huan)控制、多層(ceng)多道焊(han)智能排序等關鍵工程技術難(nan)題，開發了具(ju)有自主知識產權的形(xing)性可靠調控系列化激光及激光-電(dian)弧(hu)復合焊(han)接(jie)新工藝(yi)。

• 攻克了焊接過程在線檢測(ce)、多軸協調及(ji)精(jing)度補償、工況閉環(huan)控制(zhi)等關鍵(jian)技術，研制(zhi)出(chu)5大(da)類、10余種系(xi)列化成套國產激光及(ji)激光-電弧復合(he)焊接系(xi)統。

• 形成了(le)較為完整的激(ji)(ji)光及激(ji)(ji)光-電弧復(fu)合焊接制造(zao)國(guo)家標準體系。

鑒定專家認為(wei)，本項目技術成(cheng)果整體(ti)水(shui)平(ping)達到了國際先(xian)進水(shui)平(ping)，部(bu)分(fen)成(cheng)果國際領先(xian)，在部(bu)分(fen)領域已(yi)實現了進口替代。

（二）成功解決大噸位全路面汽車起重機伸臂焊接工藝難題

大(da)(da)(da)噸位(wei)全路(lu)面(mian)汽車(che)起(qi)重(zhong)(zhong)機(ji)通常是指吊裝(zhuang)能力大(da)(da)(da)于(yu)100噸的(de)(de)(de)(de)產品，當(dang)前已經投放市場的(de)(de)(de)(de)最(zui)大(da)(da)(da)噸位(wei)的(de)(de)(de)(de)全路(lu)面(mian)汽車(che)起(qi)重(zhong)(zhong)機(ji)為1200噸。伸(shen)臂是全路(lu)面(mian)汽車(che)起(qi)重(zhong)(zhong)機(ji)的(de)(de)(de)(de)關鍵部(bu)件，每臺起(qi)重(zhong)(zhong)機(ji)通常有5-8節伸(shen)臂。伸(shen)臂的(de)(de)(de)(de)原有焊(han)接工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)采(cai)用(yong)了(le)“單絲(si)MAG手(shou)工(gong)(gong)(gong)焊(han)打底(di)(di)+雙絲(si)MAG焊(han)填充”的(de)(de)(de)(de)弧(hu)焊(han)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)，存在的(de)(de)(de)(de)問題(ti)主要有：采(cai)用(yong)自動化或(huo)機(ji)械化弧(hu)焊(han)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)無(wu)法實現伸(shen)臂的(de)(de)(de)(de)單面(mian)焊(han)雙面(mian)成形(xing)焊(han)接，必須依靠(kao)手(shou)工(gong)(gong)(gong)焊(han)進行打底(di)(di)焊(han)。而手(shou)工(gong)(gong)(gong)打底(di)(di)焊(han)勞動強度大(da)(da)(da)，操作環境惡劣(lie)，焊(han)縫(feng)質量(liang)的(de)(de)(de)(de)可靠(kao)穩定性差。焊(han)接變(bian)(bian)形(xing)大(da)(da)(da)，且焊(han)接變(bian)(bian)形(xing)無(wu)規律，焊(han)后校形(xing)處(chu)理(li)工(gong)(gong)(gong)作量(liang)大(da)(da)(da)、難(nan)度大(da)(da)(da)。

針對全路(lu)面(mian)汽車起重機(ji)伸臂原(yuan)有(you)弧(hu)焊(han)工(gong)(gong)藝存(cun)(cun)在的技術問(wen)(wen)題，機(ji)械總院集團(tuan)設(she)計開(kai)發了(le)我國(guo)第(di)一套在焊(han)接(jie)生產(chan)線上(shang)應用的大功率固(gu)體激光-熔化極電弧(hu)復合熱源焊(han)接(jie)專機(ji)，并(bing)成功地應用于了(le)伸臂的焊(han)接(jie)生產(chan)，重點解(jie)決了(le)原(yuan)有(you)弧(hu)焊(han)工(gong)(gong)藝存(cun)(cun)在的關(guan)鍵技術問(wen)(wen)題。

項目投入使用后(hou)，累(lei)計(ji)(ji)焊接(jie)伸臂9000多(duo)(duo)根，裝(zhuang)配1400多(duo)(duo)臺(tai)(tai)大(da)噸位起重機產品，焊縫累(lei)計(ji)(ji)長(chang)度(du)超過300公里，為企業(ye)創(chuang)造(zao)直接(jie)經(jing)(jing)濟(ji)效益(yi)(yi)近8億元，間接(jie)經(jing)(jing)濟(ji)效益(yi)(yi)40多(duo)(duo)億元，大(da)幅度(du)提升了(le)我(wo)國工程機械裝(zhuang)備的(de)整體制造(zao)水平，引(yin)領(ling)了(le)行業(ye)技(ji)術進步，為企業(ye)帶來良好的(de)經(jing)(jing)濟(ji)效益(yi)(yi)和社(she)會效益(yi)(yi)。技(ji)術成(cheng)果(guo)曾獲(huo)2018年中央電視(shi)臺(tai)(tai)《中國財經(jing)(jing)報道——感受中國制造(zao)新(xin)高度(du)》欄目報道。

大噸位起重機伸臂激光-電弧復合焊接專機

大噸位起重機伸臂復合焊接過程照片

（三）加速推進我國高速磁懸浮列車自主化與產業化進程

高(gao)(gao)速磁(ci)浮作為一種新型(xing)尖端軌道交通技(ji)術，是科技(ji)部“十三五”國(guo)家(jia)重點研(yan)發計劃“先進(jin)軌道交通”重點專項(xiang)的課題之(zhi)一，其優勢已被越來越多的國(guo)家(jia)關注。日(ri)本的超導磁(ci)浮技(ji)術實現603km/h的試驗(yan)速度，德國(guo)的磁(ci)浮技(ji)術最高(gao)(gao)試驗(yan)速度達到505km/h，而時速600公(gong)里高(gao)(gao)速磁(ci)浮系統及(ji)工程化應用在我國(guo)尚屬空白。

鋁合金車(che)(che)體(ti)作為600公里高速磁浮列(lie)車(che)(che)的(de)關鍵部(bu)件，其(qi)結構特點(dian)、制造理念與傳統動車(che)(che)組截然不同，具體(ti)體(ti)現(xian)在(zai)：

1、傳統(tong)動車(che)車(che)體重量約為(wei)9噸，而(er)磁浮車(che)體重量要(yao)求小于(yu)6.7噸，構成車(che)體的鋁合金雙(shuang)層(ceng)型材的壁(bi)厚和焊(han)接厚度均減小，焊(han)接變形控(kong)制(zhi)難度大幅增(zeng)大。

2、磁(ci)浮車(che)體的制(zhi)造精(jing)度(du)公差進(jin)一(yi)步提高(gao)(gao)，僅為傳統(tong)動(dong)車(che)的1/2～1/4。磁(ci)浮車(che)體制(zhi)造要求焊(han)后免調修(xiu)(xiu)，這與(yu)傳統(tong)動(dong)車(che)一(yi)般采用焊(han)后機械+火焰調修(xiu)(xiu)方法(fa)有很大(da)區別，這對焊(han)接(jie)變(bian)形精(jing)度(du)控制(zhi)提出更(geng)高(gao)(gao)要求。

3、磁浮車(che)體的強度指標(biao)高(gao)于傳(chuan)統動車(che)，磁浮車(che)體靜強度安全(quan)系(xi)數大于1。

4、疲勞(lao)壽命(ming)按照氣密強度滿足±7000Pa、1000萬次進(jin)行評估。這對焊接接頭質量提出更高要求。

新(xin)(xin)的(de)(de)(de)結構、制(zhi)造精(jing)度(du)和服役性(xing)能(neng)對車(che)體(ti)部(bu)件焊(han)接工(gong)藝及(ji)(ji)裝備提出了新(xin)(xin)的(de)(de)(de)要求和挑戰。傳統的(de)(de)(de)工(gong)藝方法(fa)(fa)存在焊(han)接變形大、接頭強(qiang)度(du)弱(ruo)化、生產效率(lv)低(di)等關鍵工(gong)程(cheng)問(wen)題，已(yi)無(wu)法(fa)(fa)滿(man)足新(xin)(xin)一代磁(ci)懸浮列(lie)車(che)對車(che)體(ti)部(bu)件高(gao)精(jing)度(du)、高(gao)質(zhi)(zhi)量、高(gao)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)苛(ke)刻要求。選擇一種高(gao)效優質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)先進焊(han)接新(xin)(xin)工(gong)藝方法(fa)(fa)，通過系(xi)統研究(jiu)及(ji)(ji)工(gong)程(cheng)化驗證(zheng)，建立起完整的(de)(de)(de)新(xin)(xin)型焊(han)接制(zhi)造工(gong)藝體(ti)系(xi)和質(zhi)(zhi)量評價體(ti)系(xi)，是(shi)解決上(shang)述高(gao)速(su)磁(ci)浮列(lie)車(che)車(che)體(ti)制(zhi)造關鍵問(wen)題最有效的(de)(de)(de)、且唯一的(de)(de)(de)途(tu)徑。

機(ji)械總院集團哈焊院研發的(de)激光-電弧復合焊接的(de)主要技術優(you)勢恰好(hao)可以彌(mi)補傳統弧焊和(he)攪拌摩(mo)擦焊的(de)不足(zu)(zu)，是解(jie)決新(xin)一代600km/h磁浮列車制(zhi)(zhi)造(zao)關鍵問(wen)題，確保實(shi)現車體部件(jian)輕量(liang)化、高精(jing)度、高可靠性制(zhi)(zhi)造(zao)的(de)最佳(jia)工(gong)藝選(xuan)擇。項目(mu)的(de)成功實(shi)施能夠(gou)滿足(zu)(zu)軌道交通領(ling)域新(xin)一代600km/h磁浮列車制(zhi)(zhi)造(zao)的(de)迫(po)切需求，促進我國(guo)高速磁懸(xuan)浮列車完全自主化與產業(ye)化進程，也有利于提升我國(guo)高端激光加工(gong)成套工(gong)藝及裝備的(de)技術水(shui)平，為企業(ye)帶(dai)來(lai)良好(hao)的(de)社會效(xiao)益和(he)經(jing)濟效(xiao)益，項目(mu)意義重大(da)。

履責成效PART 03

機械(xie)總院集團(tuan)哈焊院研(yan)發(fa)的激光(guang)及激光(guang)-電弧復(fu)合焊關鍵應用(yong)基礎、工程(cheng)技(ji)術與成套裝(zhuang)備項目獲得授(shou)權發(fa)明專利19件、實用(yong)新型專利4件、軟件著作權1件；制定國(guo)際(ji)標準(zhun)（CD階(jie)段(duan)）1項、國(guo)家標準(zhun)9項、行(xing)業(ye)標準(zhun)1項。

技術成果已在(zai)軍工、工程機(ji)械、軌道交通、石化、煤(mei)炭機(ji)械、造船(chuan)等領域(yu)獲得(de)了較(jiao)為廣泛的應用(yong)，累計(ji)銷售各類激光(guang)焊(han)接(jie)裝備23臺套，完成9000多根起大(da)型重機(ji)伸臂焊(han)接(jie)（焊(han)縫(feng)總長(chang)度(du)超過300km），焊(han)接(jie)各種軌道車輛3443輛，累計(ji)銷售收入超77億元(yuan)，創外匯19億美元(yuan)。該成果獲得(de)2019年度(du)中國機(ji)械工業科學技術獎一(yi)等獎。

展望PART 04

面向(xiang)(xiang)未來，機械總院集團將堅(jian)持以(yi)提升(sheng)中國(guo)(guo)(guo)裝備(bei)制(zhi)造(zao)水平(ping)為己任，不忘初(chu)心，牢記使命，推進實施創新(xin)驅動發(fa)展戰略，聚焦(jiao)國(guo)(guo)(guo)家戰略、行(xing)(xing)業(ye)(ye)急(ji)需“卡脖子”、“短板”技(ji)術(shu)方(fang)向(xiang)(xiang)，瞄準(zhun)先進制(zhi)造(zao)中的(de)(de)高(gao)端材料(liao)、共性(xing)技(ji)術(shu)及裝備(bei)，積極打(da)(da)造(zao)面向(xiang)(xiang)行(xing)(xing)業(ye)(ye)技(ji)術(shu)進步的(de)(de)創新(xin)平(ping)臺、面向(xiang)(xiang)產(chan)業(ye)(ye)發(fa)展的(de)(de)服(fu)務平(ping)臺和面向(xiang)(xiang)國(guo)(guo)(guo)家重大(da)工(gong)程(cheng)的(de)(de)支撐平(ping)臺，致力(li)(li)于成(cheng)為行(xing)(xing)業(ye)(ye)科(ke)(ke)技(ji)創新(xin)領跑(pao)者、重大(da)工(gong)程(cheng)支撐者、科(ke)(ke)技(ji)產(chan)業(ye)(ye)主力(li)(li)軍，努力(li)(li)打(da)(da)造(zao)“百年科(ke)(ke)技(ji)研發(fa)集團”，堅(jian)定履行(xing)(xing)公益類科(ke)(ke)技(ji)型(xing)中央企業(ye)(ye)的(de)(de)政(zheng)治責任、經(jing)濟(ji)責任和社會(hui)責任，為建設現(xian)代化制(zhi)造(zao)強國(guo)(guo)(guo)、實現(xian)偉(wei)大(da)復興中國(guo)(guo)(guo)夢做(zuo)出新(xin)的(de)(de)更(geng)大(da)貢獻！

【責任(ren)編輯：李沐霖(lin)】