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威海東海船舶修造有限公司

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科技成果公示材料

2021-01-12 15:50:27

科技成果公示材料

項目名稱:船舶工業復合高效焊接技術及其應用

提名單位意見:該項目立足于我國船舶工業發展現狀,面向新舊動能轉換重大工程部署中船舶制造產業升級的迫切需求,有針對性地突破了船舶焊接機械化、自動化水平低,高端產能不足、低端產能過剩等行業瓶頸問題,形成了以船舶工業為技術應用終端,集復合焊接與自動焊接為一體的復合焊接技術體系,取得了包括船用鋼板多弧復合焊接技術、船用鋼板激光-KTIG匙孔空間重構焊接技術、船用自動焊工裝等多項創新成果。項目組獲得國家專利10項,其中發明專利6項、發表學術論文8篇。參照山東省科學技術進步獎授獎條件,提名申報山東省科學技術進步獎。

項目簡介:

本項目立足于我國船舶工業發展現狀,面向新舊動能轉換重大工程部署中船舶制造產業升級的迫切需求,有針對性地突破了船舶焊接機械化、自動化水平低,高端產能不足、低端產能過剩等行業瓶頸問題。項目組以山東半島藍色經濟區作為發展平臺,在山東省海洋經濟創新區域示范項目的支持下,以新興涉海涉船產業及裝備為技術需求,逐步形成了以船舶工業為技術應用終端,集復合焊接與自動焊接為一體的船舶焊接技術體系,推動山東省船舶工業深化結構調整和快速轉型升級。獲得了如下技術成果:

1.船用鋼板多弧復合焊接技術:針對船用4-8mm薄板焊接,提出等離子-TIG復合焊接技術,實現了穩定的單面焊雙面成型,簡化了焊前準備工作。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相位復合調控技術,利用等離子-MIG復合多弧協同調控與熔池復合深熔效應,顯著提高接頭質量和焊接效率。

2.船用鋼板激光-KTIG復合焊接技術:針對船用鋼板焊接,采用激光-KTIG同軸/旁軸復合方式,實現兩個小孔空間重構,電弧在小功率激光誘導條件下實現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在熔池底部實現穩定小尺寸匙孔形狀動態調控,保證焊接過程的穩定性,改善了鎖孔TIG的焊接質量。脈動負壓環境對電弧形態的有效約束,減小了焊縫熱影響區,增強了電弧穿透力;同時脈動的負壓狀態可使電弧產生震蕩作用,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,進一步實現焊縫質量和焊接效率的提升與優化。

3. 船舶自動焊接與機器人離線編程技術:針對雙層底船舶焊接、船體合攏焊接等密閉艙體焊接作業任務,進行機器人弧焊離線編程與仿真系統的基本支撐技術以及弧焊應用中的自動編程技術研究,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,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調作業等功能模塊。該系統可以在提高船舶焊接效率和焊接質量的同時,使操作者在遠離惡劣現場的環境下,離線控制焊接機器人完成焊接任務,對實現高效、高速、智能化焊接具有重要意義。

客觀評價:相關專家認為該項目研發的多弧復合焊接技術以及船舶自動化焊接技術,首先利用了熱源之間的復合,實現了低線能量條件下的船舶工業的高效焊接,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構實現了了機器人自動化焊接,技術創新優勢明顯。

推廣應用情況:相關技術在威海東海船舶修造有限公司等企業獲得了應用。


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