科创中国

项目针对高功率激光摆动频率和摆动幅度对接头组织和性能的影响规律，分析了激光频率对熔池搅拌、缺陷抑制的机理，开发了激光自熔、激光填丝、激光-TIG、激光-MIG、激光-热丝TIG等多类型工艺形式模块化按需组合的复合焊炬，研制了集机器人、龙门架、高功率激光器、复合焊炬、柔性伺服装夹、激光焊缝跟踪系统等于一体的双面高功率激光复合焊接成套装备，提出了焊接热应力和焊接精度控制技术，实现了双面激光功率、扫描速度、复合焊接电源参数的协调控制，形成了高强钢、不锈钢、钛合金等船舶大型复杂构件激光电弧复合焊接全工艺系统解决方案。

针对船舶大型复杂构件钢板焊缝类型众多、结构形式复杂、激光复合焊接工艺多样等复杂问题，突破了多自由度精密高功率激光-电弧复合头设计、自主机器人装备与万瓦级激光电弧复合焊接系统设备高可靠工业通讯接口、大尺度分布长梁结构多向位姿自适应柔性伺服装夹、龙门式多机器人协同运动控制等关键核心技术，研制了国内船舶领域首套跨度最大、功率最高、激光电弧复合形式最多的多机器人协同激光电弧复合焊接系统，填补了行业空白，实现了“龙门双臂17自由度+龙门单臂12自由度”的协同运动控制及大型船舶结构多段分光同步焊接。

激光作为高能束和洁净热源在焊接中得到了越来越广泛的应用。项目组联合国内研究机构正在尝试应用具有自主知识产权的机器人与大功率激光器相结合，搭建自动化的万瓦级激光复合焊接系统。我所正在积累船舶制造中的激光焊接技术方面的工程经验。例如合作研究机构利用15kw级CO2激光对国产船用板CCS-B、SUS304、A36以及CCS-A进行了对接接头和T型接头的激光焊接研究，同时在厚板焊接领域，针对某舰艇用特种钢实现了16mm厚板单面焊双面成型万瓦级激光复合焊接系统接。在超厚板焊接领域，针对40mm厚板，开展了激光与窄间隙复合焊接，完成了40mm厚超厚板特种钢材激光填丝焊的工艺研发。

激光装备产品实现了标准化，便于推广，激光装备系统的稳定运行标志着我所在激光装备部技术方面取得了新的突破。针对船用高功率激光复合焊接系统，提前进行应用技术研究积累，为我所未来产业拓展规划提供技术基础，也为机器人事业部激光制造自动化系统装备研发提供技术保障。

研究团队有包括716研究所的王纪潼在内的多名行业内一流专家，团队拥有多项自主知识产权，申请发明专利26项，已授权18项，授权实用新型专利1项；发表论文8篇，其中EI论文6篇；登记软件著作权1项；起草并发布企业标准1项。

未来五年，我国科技创新工作将紧紧围绕深入实施国家“十三五”规划纲要和创新驱动发展战略纲要，有力支撑“中国制造2025”、军民融合发展、“一带一路”建设等国家战略实施，充分发挥科技创新在推动产业迈向中高端、增添发展新动能、拓展发展新空间、提高发展质量和效益中的核心引领作用。

项目核心技术成果解决了船舶行业大型复杂构件焊接任务操作空间大、焊接工艺要求复杂、焊接质量要求高、生产效率低下、人工焊接质量不稳定等难题，研制的面向大型复杂构件多机协同高功率激光电弧复合柔性焊接工艺装备已在中国船舶重工集团公司第七二五研究所、山东能源重装集团大族再制造有限公司等进行了应用，实现了船舶大型复杂构件的高效自动化焊接，焊缝成型美观，焊接质量检测合格，人力成本大大降低。

项目组先后与渤海造船厂集团有限公司针对水下装备耐压分段焊接、与宜昌船舶柴油机有限公司针对大型船舶柴油机分段焊接等签订了研制合同。截至到2022 年1 月，新增销售额9612.4万元，新增利润1018.9 万元，新增税收1249.6万元。项目实现了高功率激光在船舶与海洋结构装备制造领域的应用，推动了特殊合金传统焊接加工方式的变革，减少了生产过程中对资源和环境的浪费和污染，提高了我国船舶与海洋结构装备制造行业的智能化水平，可向核电装备、海洋工程、舰船制造、石油化工、航空航天等精细化制造领域推广。