科技成果公示材料

項目名稱(chēng)：船舶工業(yè)復合高效焊接技術(shù)及其應用

提名單位意見(jiàn)：該項目立足于我國船舶工業(yè)發(fā)展現狀，面向新舊動(dòng)能轉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(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)應用終端，集復合焊接與自動(dòng)焊接為一體的復合焊接技術(shù)體系，取得了包括船用鋼板多弧復合焊接技術(shù)、船用鋼板激光-KTIG匙孔空間重構焊接技術(shù)、船用自動(dòng)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(jìn)步獎授獎條件，提名申報山東省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎。

項目簡(jiǎn)介：

本項目立足于我國船舶工業(yè)發(fā)展現狀，面向新舊動(dòng)能轉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(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。項目組以山東半島藍色經(jīng)濟區作為發(fā)展平臺，在山東省海洋經(jīng)濟創(chuàng )新區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)應用終端，集復合焊接與自動(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)深化結構調整和快速轉型升級。獲得了如下技術(shù)成果：

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

2.船用鋼板激光-KTIG復合焊接技術(shù)：針對船用鋼板焊接，采用激光-KTIG同軸/旁軸復合方式，實(shí)現兩個(gè)小孔空間重構，電弧在小功率激光誘導條件下實(shí)現了船用鋼板的無(wú)坡口單面焊雙面成形。提出了脈動(dòng)負壓激光增強型鎖孔TIG焊接工藝，通過(guò)光纖激光束的增強作用，使鎖孔TIG在熔池底部實(shí)現穩定小尺寸匙孔形狀動(dòng)態(tài)調控，保證焊接過(guò)程的穩定性，改善了鎖孔TIG的焊接質(zhì)量。脈動(dòng)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，增強了電弧穿透力；同時(shí)脈動(dòng)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(jìn)一步實(shí)現焊縫質(zhì)量和焊接效率的提升與優(yōu)化。

3. 船舶自動(dòng)焊接與機器人離線(xiàn)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(jìn)行機器人弧焊離線(xiàn)編程與仿真系統的基本支撐技術(shù)以及弧焊應用中的自動(dòng)編程技術(shù)研究，進(jìn)而研制出一套功能較全的、智能化的機器人弧焊離線(xiàn)自動(dòng)編程系統，該系統包含了三維建模、路徑規劃、焊接參數控制、焊縫跟蹤以及多機器人協(xié)調作業(yè)等功能模塊。該系統可以在提高船舶焊接效率和焊接質(zhì)量的同時(shí)，使操作者在遠離惡劣現場(chǎng)的環(huán)境下，離線(xiàn)控制焊接機器人完成焊接任務(wù)，對實(shí)現高效、高速、智能化焊接具有重要意義。

客觀(guān)評價(jià)：相關(guān)專(zhuān)家認為該項目研發(fā)的多弧復合焊接技術(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合，實(shí)現了低線(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)針對造船的部分結構實(shí)現了了機器人自動(dòng)化焊接，技術(shù)創(chuàng )新優(yōu)勢明顯。

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