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結構材料輕量化是目前國民經濟、國家重大需求的重大挑戰，材料結構功能一體是新材料的重要發展方向。 輕質高強泡沫鋁合金復合夾芯板以超輕質的泡沫鋁合金為芯層，與鋁合金面板實現冶金結合，具有比重小，高剛度，高阻尼減振，高能量吸收的特點，同時實現與阻燃、電磁屏蔽功能兼容性，在先進交通、航空航天領域具有廣泛的應用前景。通過可調控的芯層泡沫鋁合金孔結構，復合夾芯板的實現了同等質量鋼板6倍的高剛度，同時比重僅與水接近，該成果已經應用于我國重要裝備制造。

 技術成熟度：技術突破 本發明具有結構合理簡單、生產成本低、調節方便的優點。教師示范時，首先將磁力底座吸附在焊接試件上，然后，通過焊條角度上下調節機構調節焊條的上下空間位置。在調焊條角度左右調節機構，使焊條上下左右角度調整到位，最后固定焊條。 焊接教學焊條角度示范器包括三部分： 1.磁力底座； 2.焊條角度上下調節機構； 3.焊條角度左右調節機構； 4焊條夾持機構。 避免傳統焊接示范講解時教師赤手拿焊條時的不規范，角度不準確的缺點。學生能更直觀的觀察焊條的空間位置，了解焊條角度和焊縫成形的關系。本裝置具有穩定性、可靠性、經濟性及安全性。

厚板焊接作為我國核電、船舶、石化等領域重大裝備的關鍵制造技術，對低熱輸入、高效率、高質量的新型焊接方法升級需求極其迫切。窄間隙焊接技術因采用窄且深的坡口，在厚板焊接時具有效率高、填充量少、熱輸入小、變形小等優勢，在提高焊接效率和焊接質量等方面具有重要應用前景。目前，該類技術在國外核電、船舶等行業廣泛應用，技術較為成熟。而我國窄間隙焊接技術研究起步較晚，在大厚板核心焊接設備、工藝及材料均受制于人，尤其針對我國國防重點企業，存在“卡脖子”風險。高端焊接裝備依賴于進口，價格高昂。國外主要生產廠家包括法國寶利蘇迪、日本日立公司、美國電弧機器等，國內生產廠家華恒、唐山開元等依賴于國外企業的專利授權。 國際和國內現有技術一般采用鎢極擺動、陶瓷片約束、橫向交變磁場等控制電弧周期性地在兩側壁之間燃燒，存在裝置復雜、母材被磁化或間隙較大等缺點。為解決窄間隙焊接側壁熔合的難題，課題組另辟蹊徑，創新性地提出了一種具有完全自主知識產權的“厚板超窄間隙旋轉電弧焊接技術及成套裝備”新技術。該技術突破了現有窄間隙鎢極氬弧焊接（NG-GTAW，narrow-gap gas tungsten arc welding）工藝的局限性，已實現壁厚50 mm超窄間隙焊接，能夠更為可靠、簡便地解決側壁未熔合缺陷問題。相對于國內外的現有技術，該技術形成的旋轉電弧能夠有效改善電弧熱量及壓力的均勻性，在保證熔敷金屬質量均勻的同時避免熔深過大，具備高質量、高效率的突出優勢，達到國際先進水平，已在國防、核電、QT等工業領域推廣應用。同時，研究團隊自主設計研發了面向核電、石化、船舶等裝備的大厚板非軸對稱旋轉鎢極超窄間隙GTAW成套裝備（圖1），可實現板厚超過150 mm、窄間隙5 mm——9 mm的厚壁材料高質量自動化焊接。 圖1 大厚板非軸對稱旋轉鎢極超窄間隙GTAW成套裝備 該設備特別適用于厚壁不銹鋼焊接、鈦合金、980高強鋼、9Ni鋼等特種材料，在核電、軍工、石化等領域具有廣泛的應用前景。目前處于國際先進水平的寶利蘇迪公司生產的單套設備售價高達380萬元，國產設備售價也達到150——200萬元水平。而自主設計研發的設備單套成本僅約30萬元，能夠產生巨大的經濟效益。

焊接作為工程機械領域的關鍵技術，直接決定著國之重器的安全可靠性。目前，智能焊接與檢測嚴重依賴國外進口設備，價格昂貴、售后服務難以保障。對于大型、復雜焊接結構，焊后焊縫質量智能檢測在整條焊接產線上屬于空白。本團隊在國內首次開發了大型焊接結構內外一體化智能檢測裝備及軟件，部分高端裝備達到國際水平，建成了國內首條內外一體化焊接智能檢測與評估生產線，在徐工挖掘機上獲得應用，并在央視CCTV2制造中國節目中播出。 圖片 內外一體化焊縫智能檢測與評估生產線獲央視CCTV2報道

廣泛應用于汽車、鍋爐及裝備制造等行業的不銹鋼焊管是我國鋼鐵行業重點發展的高端不銹鋼精品深加工產品，其由鋼帶卷制成管而由鎢極氬弧焊接（TIG）而成，但在高速焊接生產過程中會出現咬邊和駝峰焊道成形缺陷，成為不銹鋼管高效焊接生產的技術“瓶頸”和行業技術發展的堵點、難點。基于此，通過研究揭示不銹鋼管TIG焊接生產提速后出現的咬邊、駝峰焊道表面成形缺陷形成機理，提出利用輔助TIG電弧對熔池進行熱力聯合調控抑制高速TIG焊接過程中咬邊和駝峰焊道的形成，發明了列置雙TIG電?。═andem TIG）高效低能耗焊接工藝，將咬邊和駝峰焊道缺陷防止在萌芽狀態；與單TIG焊相比，焊接速度提高1倍以上，能耗降低20%以上，很好地解決了焊接高質量和高效率難平衡的問題；開發了鎢極燒蝕在線監測系統和不銹鋼管在線固溶熱處理系統，實現了不銹鋼管高效、低能耗、低成本焊接生產，提升了不銹鋼焊管行業技術水平。在此基礎上，基于相同熱力調控理念開發了TIG電弧輔助MIG/MAG電弧高速焊接工藝，焊接速度提高75%。項目累計授權發明專利5件，制定團體標準2項，工信部認定節能技術1項，獲中國專利優秀獎等科技獎勵6項。項目成果推動和引領不銹鋼焊管生產向高效、低能耗方向發展，具有顯著的技術優勢和應用前景。 （a）工藝原理 （b）列置雙TIG電弧和熔池圖像 圖1 列置雙TIG電弧高速焊接工藝原理 （c）鐵素體不銹鋼焊管 （d）奧氏體不銹鋼焊管 圖2 不銹鋼管列置雙TIG電弧高速焊接生產 圖3 鎢極燒損在線監測系統 圖4 奧氏體不銹鋼管高速焊接生產過程中在線固溶熱處理工藝流程