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2015年度获得国家科学技术奖的焊接项目
作者:admin 来源: 盟泰科技 点击:
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2015年度国家科学技术奖励大会1月8日上午在人民大会堂隆重举行。经过严格评审,今年的国家科学技术奖共授予295个项目和7名外籍科技专家。具体授奖情况如下:国家高科学技术奖:空...

  2015年度国家科学技术奖励大会1月8日上午在人民大会堂隆重举行。经过严格评审,今年的国家科学技术奖共授予295个项目和7名外籍科技专家。具体授奖情况如下:国家高科学技术奖:空缺。国家自然科学奖42项:一等奖1项,二等奖41项。国家技术发明奖66项:一等奖1项,二等奖65项。国家科学技术进步奖187项:特等奖3项,一等奖17项(含创新团队3项),二等奖167项。中华人民共和国国际科学技术合作奖7人:杨克里斯特杨森(瑞典),冲村宪树(日本),叶甫盖尼维利霍夫(俄罗斯),彼得史唐(美国),维尔特伊恩利普金(美国),卡洛鲁比亚(意大利),约翰尼斯弗兰肯(荷兰)。

  在焊接行业,由华中科技大学校联合盟泰科技激光工程有限责任公司、神龙汽车有限公司、安徽江淮汽车股份有限公司、上海通用汽车有限公司、江铃汽车股份有限公司、长城汽车股份有限公司、武汉法利莱切焊系统工程有限公司、湖北中航精机科技有限公司、凌云工业股份有限公司等多家企业联合研制的汽车制造中的高质高效激光焊接、切割关键工艺及成套装备获得国家科技进步奖一等奖。

  由北京工业大学、北京卫星制造厂、内蒙古工业大学、哈尔滨工业大学、江苏科技大学联合研发的航天器舱体结构变极性等离子弧穿孔立焊关键技术与应用获得国家科技进步奖二等奖。

  一、01class汽车制造中的高质高效激光焊接、切割关键工艺及成套装备

  神龙汽车有限公司成立初期,在其汽车零部件国产化的过程中遇上了麻烦:在生产的汽车变速箱中有两个齿轮及其垫片需要焊接。这两个齿轮体积虽小,可在汽车实际运作过程中,要承受的扭矩却达到540Nm。这对其焊接工艺有了十分苛刻的要求。华中科技大学得知此事后,主动提出承接这一技术的攻关。

  神龙公司的法方代表初并不相信中国人也能完成这一焊接技术。法方代表在收到焊接完成的3套成品以后,甚至带回欧洲总部进行检测。后的实验结果证明,这两片齿轮的精巧焊接技术已经完全为华中科技大学激光加工技术团队掌握。终,借由华中科技大学与企业共同成立的产业化公司,实现了将理论转换为技术,终形成生产力的转变。

  由于基础理论研究薄弱,关键工艺、成套装备与系统集成的核心技术极其缺乏,我国汽车制造长期以来在激光焊接、切割等装备依赖进口,自主研发严重不足。国家一系列重大科技计划将其列为重点突破的创新课题。

  2003开始,在邵新宇教授带领下,华中科技大学联合盟泰科技激光工程有限责任公司、神龙汽车有限公司、安徽江淮汽车股份有限公司、上海通用汽车有限公司、江铃汽车股份有限公司、长城汽车股份有限公司、武汉法利莱切焊系统工程有限公司、湖北中航精机科技有限公司、凌云工业股份有限公司等多家企业,组成了学研产用结合、光机电多学科交叉的研究团队。历经十二载潜心技术攻关和市场耕耘,团队研发了白车身激光焊接、不等厚板拼焊、激光非穿透精密切割等一系列生产线,一举突破国外公司的技术垄断,在汽车制造激光加工装备生产中实现了国产自主化。

  拼焊过程

  拼焊机组

  通用生产线

  成套工艺装备在神龙(标致)、长城、江淮、上汽通用、江铃(福特)等313家企业应用538台套。其中,白车身激光焊接生产线在近3年11次国际招标中10次中标。项目成果取得了显著的社会经济效益,完全改变了我国汽车制造中激光焊接、切割装备被国外垄断的局面,带动了国产装备的跨越式发展,并已推广应用到航空、航天、航海、能源等领域。2014年,项目成果获得湖北省科技进步特等奖。

  作为项目负责人,邵新宇教授认为,该项目从起步到今天,成绩背后的秘诀可以用问题导向,格物穷理,团队协作,持之以恒十六字来总结,即:面向国家与制造业重大需求,深度交叉融合各学科与产学研力量,把研究与应用搞透彻,克服各种困难始终坚持往前走。

  项目团队成员、中国工程院院士段正澄认为,多学科的交叉应用,与实际产品用户之间的密切联系,与装备生产单位之间的沟通协作,都是该项目能取得突破性成果的原因。同时他还表示,在数十年的学研产用攻关过程中,团队还培养出了一批后起之秀,既出了成果,又出了人才。

  二、航天器舱体结构变极性等离子弧穿孔立焊关键技术与应用

  该项目成果面向我国载人航天工程,主要根据长寿命、高可靠大型空间飞行器铝合金密封舱体结构高精度和高可靠制造需求,在国家自然科学基金、北京市科技攻关和航天科技集团项目支持下,以变极性等离子弧穿孔焊接技术为攻关目标,开发完成铝合金大型薄壁壳体焊接成套技术解决方案,在设备、工艺、应用上均取得实质性突破,形成授权国家发明专利14项、实用新型18项、软件著作权1项,主要实现的技术进步如下:

  1.首次提出并设计了自均流型双变压器逆变主电路和全负载软开关控制电路,提高电源容量并保证了可靠性;

  2.率先采用电压+电流脉冲联合稳弧技术和消除双弧技术,保证了焊接电弧的稳定性;

  3.原创性的建立了表征穿孔熔池稳定性的空心沙漏模型,通过电流波形与离子气协同调制,拓宽了变极性等离子弧在薄板铝合金焊接的适应性;

  4.设计开发了变极性等离子弧专用焊接机头,利用机器回路和人在回路结合,实现了宏、微融合,满足了变极性等离子弧立焊的高定位精度的工程需求;

  5.提出并实现了铝合金大型薄壁壳体焊接成套技术优化方案,研制了铝合金大型薄壁壳体变极性等离子弧焊接成套装备,保证了封闭曲线焊缝全过程稳定穿孔焊接,显著减少了焊接变形和焊接缺陷,保证了我国天宫一号、新型运载火箭等国家重大工程项目关键构件焊接制造的顺利实施。

  天宫一号焊接现场 变极性等离子弧穿孔立焊纵缝焊接系统

  变极性等离子弧穿孔立焊机器人焊接系统 VPPA穿孔立焊成套装备完成我国空间站

  舱体结构焊接现场

  由变极性等离子焊接电源及大型自动化焊接工装组成的焊接系统已经在北京龙头航天企业北京卫星制造厂服役4台套,并成功实现国家重要航天装备的焊装任务,为我国空间交会对接和自主建设空间站提供了有效保障,北京工业大学获赠载人航天总体部的保对接携手同心,征天宇共创辉煌的锦旗,表彰采用自主知识产权科研成果直接服务国家重大工程建设。

  成果在首都航天机械公司服役2台套,完成某新型运载火箭的助推段壳体的焊装;上海航天制造总厂也引进本成果进行了2219铝合金的焊接工艺研究;湖北三江航天红阳机电有限公司为解决某关键型号的导弹弹体金焊缝的气孔和大尺度薄壁壳体结构的变形问题,引进本成果的纵缝和环缝焊接装备2套。

  课题成果中的软开关焊接电源技术转让给北京时代科技和杭州凯尔达电焊机等国内企业,产品全面替代进口并具有竞争优势,这两家企业相关产品创造经济效益5.6亿元以上,有效的提升了民族产业核心竞争力。

  本项目科研成果极大促进装备成套服务、关键环节化,进而推动经济加速发展,深入推动产业科学发展。成果的主要亮点是科研成果转化效果显著,说明大学的科研成果与科研生产型企业合作,并为高技术生产服务业建立样板。

  ( 本刊记者 齐欣 )

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