科技成果公示材料

項目名稱：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：該項目立足于我國船舶工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，面向新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程部署中船舶制造產(chǎn)業(yè)升級的迫切需求，有針對性地突破了船舶焊接機械化、自動化水平低，高端產(chǎn)能不足、低端產(chǎn)能過剩等行業(yè)瓶頸問題，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)、船用自動焊工裝等多項創(chuàng)新成果。項目組獲得國家zhuanli10項，其中發(fā)明zhuanli6項、發(fā)表學(xué)術(shù)論文8篇。參照山東省科學(xué)技術(shù)進步獎授獎條件，提名申報山東省科學(xué)技術(shù)進步獎。

項目簡介：

本項目立足于我國船舶工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，面向新舊動能轉(zhuǎn)換重大工程部署中船舶制造產(chǎn)業(yè)升級的迫切需求，有針對性地突破了船舶焊接機械化、自動化水平低，高端產(chǎn)能不足、低端產(chǎn)能過剩等行業(yè)瓶頸問題。項目組以山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)作為發(fā)展平臺，在山東省海洋經(jīng)濟創(chuàng)新區(qū)域示范項目的支持下，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)合焊接與自動焊接為一體的船舶焊接技術(shù)體系，推動山東省船舶工業(yè)深化結(jié)構(gòu)調(diào)整和快速轉(zhuǎn)型升級。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)：針對船用4-8mm薄板焊接，提出等離子-TIG復(fù)合焊接技術(shù)，實現(xiàn)了穩(wěn)定的單面焊雙面成型，簡化了焊前準(zhǔn)備工作。針對船用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)：針對船用鋼板焊接，采用激光-KTIG同軸/旁軸復(fù)合方式，實現(xiàn)兩個小孔空間重構(gòu)，電弧在小功率激光誘導(dǎo)條件下實現(xiàn)了船用鋼板的無坡口單面焊雙面成形。提出了脈動負壓激光增強型鎖孔TIG焊接工藝，通過光纖激光束的增強作用，使鎖孔TIG在熔池底部實現(xiàn)穩(wěn)定小尺寸匙孔形狀動態(tài)調(diào)控，保證焊接過程的穩(wěn)定性，改善了鎖孔TIG的焊接質(zhì)量。脈動負壓環(huán)境對電弧形態(tài)的有效約束，減小了焊縫熱影響區(qū)，增強了電弧穿透力；同時脈動的負壓狀態(tài)可使電弧產(chǎn)生震蕩作用，對熔池具有攪拌的效果，細化了焊縫組織。另一方面，電弧對工件表面的軟化作用，稀釋了光致等離子體和金屬蒸汽，降低了金屬表面對激光的反射率，提高了激光利用率，進一步實現(xiàn)焊縫質(zhì)量和焊接效率的提升與優(yōu)化。

3. 船舶自動焊接與機器人離線編程技術(shù)：針對雙層底船舶焊接、船體合攏焊接等密閉艙體焊接作業(yè)任務(wù)，進行機器人弧焊離線編程與仿真系統(tǒng)的基本支撐技術(shù)以及弧焊應(yīng)用中的自動編程技術(shù)研究，進而研制出一套功能較全的、智能化的機器人弧焊離線自動編程系統(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，使操作者在遠離惡劣現(xiàn)場的環(huán)境下，離線控制焊接機器人完成焊接任務(wù)，對實現(xiàn)高效、高速、智能化焊接具有重要意義。

客觀評價：相關(guān)專家認為該項目研發(fā)的多弧復(fù)合焊接技術(shù)以及船舶自動化焊接技術(shù)，首先利用了熱源之間的復(fù)合，實現(xiàn)了低線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題，同時針對造船的部分結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了了機器人自動化焊接，技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢明顯。

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。