科技成果公示材料

項(xiàng)目名稱(chēng)：船舶工業(yè)復(fù)合高效焊接技術(shù)及其應(yīng)用

提名單位意見(jiàn)：該項(xiàng)目立足于我國(guó)船舶工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，面向新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換重大工程部署中船舶制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)的迫切需求，有針對(duì)性地突破了船舶焊接機(jī)械化、自動(dòng)化水平低，高端產(chǎn)能不足、低端產(chǎn)能過(guò)剩等行業(yè)瓶頸問(wèn)題，形成了以船舶工業(yè)為技術(shù)應(yīng)用終端，集復(fù)合焊接與自動(dòng)焊接為一體的復(fù)合焊接技術(shù)體系，取得了包括船用鋼板多弧復(fù)合焊接技術(shù)、船用鋼板激光-KTIG匙孔空間重構(gòu)焊接技術(shù)、船用自動(dòng)焊工裝等多項(xiàng)創(chuàng)新成果。項(xiàng)目組獲得國(guó)家zhuanli10項(xiàng)，其中發(fā)明zhuanli6項(xiàng)、發(fā)表學(xué)術(shù)論文8篇。參照山東省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)授獎(jiǎng)條件，提名申報(bào)山東省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

項(xiàng)目簡(jiǎn)介：

本項(xiàng)目立足于我國(guó)船舶工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，面向新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換重大工程部署中船舶制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)的迫切需求，有針對(duì)性地突破了船舶焊接機(jī)械化、自動(dòng)化水平低，高端產(chǎn)能不足、低端產(chǎn)能過(guò)剩等行業(yè)瓶頸問(wèn)題。項(xiàng)目組以山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)作為發(fā)展平臺(tái)，在山東省海洋經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新區(qū)域示范項(xiàng)目的支持下，以新興涉海涉船產(chǎn)業(yè)及裝備為技術(shù)需求，逐步形成了以船舶工業(yè)為技術(shù)應(yīng)用終端，集復(fù)合焊接與自動(dòng)焊接為一體的船舶焊接技術(shù)體系，推動(dòng)山東省船舶工業(yè)深化結(jié)構(gòu)調(diào)整和快速轉(zhuǎn)型升級(jí)。獲得了如下技術(shù)成果：

1.船用鋼板多弧復(fù)合焊接技術(shù)：針對(duì)船用4-8mm薄板焊接，提出等離子-TIG復(fù)合焊接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的單面焊雙面成型，簡(jiǎn)化了焊前準(zhǔn)備工作。針對(duì)船用8-15mm的厚板焊接，提出了等離子-MIG復(fù)合焊接位置調(diào)控與磁場(chǎng)相位復(fù)合調(diào)控技術(shù)，利用等離子-MIG復(fù)合多弧協(xié)同調(diào)控與熔池復(fù)合深熔效應(yīng)，顯著提高接頭質(zhì)量和焊接效率。

2.船用鋼板激光-KTIG復(fù)合焊接技術(shù)：針對(duì)船用鋼板焊接，采用激光-KTIG同軸/旁軸復(fù)合方式，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)小孔空間重構(gòu)，電弧在小功率激光誘導(dǎo)條件下實(shí)現(xiàn)了船用鋼板的無(wú)坡口單面焊雙面成形。提出了脈動(dòng)負(fù)壓激光增強(qiáng)型鎖孔TIG焊接工藝，通過(guò)光纖激光束的增強(qiáng)作用，使鎖孔TIG在熔池底部實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定小尺寸匙孔形狀動(dòng)態(tài)調(diào)控，保證焊接過(guò)程的穩(wěn)定性，改善了鎖孔TIG的焊接質(zhì)量。脈動(dòng)負(fù)壓環(huán)境對(duì)電弧形態(tài)的有效約束，減小了焊縫熱影響區(qū)，增強(qiáng)了電弧穿透力；同時(shí)脈動(dòng)的負(fù)壓狀態(tài)可使電弧產(chǎn)生震蕩作用，對(duì)熔池具有攪拌的效果，細(xì)化了焊縫組織。另一方面，電弧對(duì)工件表面的軟化作用，稀釋了光致等離子體和金屬蒸汽，降低了金屬表面對(duì)激光的反射率，提高了激光利用率，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)焊縫質(zhì)量和焊接效率的提升與優(yōu)化。

3. 船舶自動(dòng)焊接與機(jī)器人離線(xiàn)編程技術(shù)：針對(duì)雙層底船舶焊接、船體合攏焊接等密閉艙體焊接作業(yè)任務(wù)，進(jìn)行機(jī)器人弧焊離線(xiàn)編程與仿真系統(tǒng)的基本支撐技術(shù)以及弧焊應(yīng)用中的自動(dòng)編程技術(shù)研究，進(jìn)而研制出一套功能較全的、智能化的機(jī)器人弧焊離線(xiàn)自動(dòng)編程系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含了三維建模、路徑規(guī)劃、焊接參數(shù)控制、焊縫跟蹤以及多機(jī)器人協(xié)調(diào)作業(yè)等功能模塊。該系統(tǒng)可以在提高船舶焊接效率和焊接質(zhì)量的同時(shí)，使操作者在遠(yuǎn)離惡劣現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境下，離線(xiàn)控制焊接機(jī)器人完成焊接任務(wù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)高效、高速、智能化焊接具有重要意義。

客觀(guān)評(píng)價(jià)：相關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為該項(xiàng)目研發(fā)的多弧復(fù)合焊接技術(shù)以及船舶自動(dòng)化焊接技術(shù)，首先利用了熱源之間的復(fù)合，實(shí)現(xiàn)了低線(xiàn)能量條件下的船舶工業(yè)的高效焊接，利用與其他形式能量的耦合解決了電弧之間的耦合排斥問(wèn)題，同時(shí)針對(duì)造船的部分結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了了機(jī)器人自動(dòng)化焊接，技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)明顯。

推廣應(yīng)用情況：相關(guān)技術(shù)在威海東海船舶修造有限公司等企業(yè)獲得了應(yīng)用。