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航空航天轻合金大型复杂结构精准激光焊接技术与装备

成果类型:: 发明专利,新技术

发布时间: 2023-11-02 10:23:19

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”高端装备制造产业科技服务团| 袁俊瑞 | 2023-11-23 16:54:16

该成果基于轻合金大型复杂结构激光焊接热-力物理场耦合模拟结果与实验结果研究工艺参数改变下应力应变场的变化特征, 探明了轻合金激光焊接过程中应力与变形的产生机制与演变机理, 并根据模拟结果对异型构件的激光焊接过程进行优化, 提出有效的残余应力与焊后变形控制策略。

该成果有一下技术两点和技术发明(1)轻合金大荆复杂结构激光焊接应力与变形耦合建模与精准求解技术(2)基于现场快速三维建模的激光焊接自适应填丝技术采用随焊跟踪模块对激光焊接焊缝进行与扫描, 然后对初步扫描结果进行图像处理实现间隙形貌特征的三维重构, 并将相关数据实时导出, 采用自适应算法针对焊缝特征进行转换, 获取间隙特征曲线。(3)不均匀间隙焊缝激光光束参数精准设计技术根据变间隙构建进行间隙预扫描,基于工艺参数知识库实现间隙尺寸与光束参数的自适应修正。

该成果已成功应用于航空、航天、工程机械等领域,针对这些领域的大尺寸复杂激光焊接结构件开展仿真研究近二十余次,在研发焊接深度学习平台基础上,突破了国产大型客机C919、长征系列火箭、巡航导弹等多个型号焊接应力与变形精准调控难题,突破了大尺寸复杂焊接结构有限元建模与应力变形精确求解的策略,实现了大尺寸薄壁结构焊接变形的在线预测。

南京航空航天大学创建于1952年10月,是新中国自己创办的第一批航空高等院校之一。1978年被国务院确定为全国重点大学;1981年经国务院批准成为全国首批具有博士学位授予权的高校;1996年进入国家“211工程”建设;2000年经教育部批准设立研究生院;2011年,成为“985工程优势学科创新平台”重点建设高校;2017年,进入国家“双一流”建设序列,现有航空宇航科学与技术、力学、控制科学与工程三个学科入选第二轮“一流学科”建设名单。学校现隶属于工业和信息化部。已发展成为一所以工为主,理工结合,工、理、经、管、文等多学科协调发展,具有航空航天民航特色的高水平研究型大学。

该科技创新成果研发团队攻克了航空航天轻合金大型复杂结构精准激光焊接装备,研制了我国首个激光焊接火箭贮箱,有效解决了航空航天轻合金大型复杂结构激光焊接最优工艺参数难寻、 变形与应力控制难等问题。 相较于传统焊接工艺,火箭贮箱整体减重18%, 生产效率提升82%, 低温结构强度提升26%, 显著提升了我国运载火箭的生产效率和运载能力。

与中国机械工程学会合作推广转化