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焊接技術(shù)
- 焊接材料及工藝
鋁、鈦合金、高強(qiáng)鋼、鎳基復(fù)合等先進(jìn)焊接材料及焊接性 - 輕量化鋁、鈦合金作為結(jié)構(gòu)減重材料在承載結(jié)構(gòu)輕量化等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。其焊接性能是考驗(yàn)大型結(jié)構(gòu)在高頻振動和高載荷條件下安全運(yùn)行的關(guān)鍵。針對材料在不同應(yīng)用領(lǐng)域的特殊需求對鋁、鈦合金材料進(jìn)行微量元素調(diào)控，建立與微量元素-性能相關(guān)的材料基因庫，并對其可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。
- 高強(qiáng)鋼、鎳基復(fù)合材料作為深海耐壓平臺、船舶制造及飛機(jī)發(fā)動機(jī)制造領(lǐng)域的應(yīng)用材料。針對系列規(guī)格材料對抗高溫、抗沖擊、高強(qiáng)度等性能的需求，經(jīng)過微量元素及陶瓷顆粒協(xié)同調(diào)控，獲得性能優(yōu)異、焊接性能穩(wěn)定的材料。
- 建立系列規(guī)格鋁、鈦合金、高強(qiáng)鋼、鎳基復(fù)合等先進(jìn)焊接材料在不同應(yīng)用環(huán)境下與性能-焊接性-焊接工藝相關(guān)的基因庫，實(shí)現(xiàn)材料-接頭性能-焊接工藝和方法的一體化匹配，降低材料的開發(fā)及設(shè)計(jì)成本，實(shí)現(xiàn)定制化的同時(shí)確保了經(jīng)濟(jì)性和高效性。
- 電弧物理及高效焊接方法
激光-電弧復(fù)合焊接熱源及應(yīng)用 - 復(fù)合熱源：結(jié)合激光熱源大熔深、高能量密度的特點(diǎn)和電弧熱源小熔深、熔寬大的特點(diǎn)，突破單一熱源模式下高能耗、接頭缺陷多、熱量分布不均勻的難題開發(fā)適合同質(zhì)材料和異質(zhì)材料的激光-電弧復(fù)合焊接熱源，使激光和電弧在同一焊接池中產(chǎn)生混合效應(yīng)，彌補(bǔ)了焊接工藝存在的缺陷，并改善了單一熱源焊接質(zhì)量差的問題。
- 應(yīng)用：使用開發(fā)的激光-電弧復(fù)合焊接熱源結(jié)合同質(zhì)材料和異質(zhì)材料焊接對熱源混合模式進(jìn)行調(diào)控。針對異質(zhì)材料焊接采用激光輔助電弧焊工藝，其中激光僅用于預(yù)熱將要通過電弧焊工藝焊接的基板。在該過程中，通常使用低功率激光源來增強(qiáng)電弧焊過程，從而獲得小熔深，低熱輸入的異質(zhì)金屬可靠連接接頭。針對同質(zhì)厚板材料焊接使用高功率激光束結(jié)合電弧進(jìn)行深熔焊。在該焊接過程中，具有高能量密度的激光束和具有高能量效率的電弧的協(xié)同作用被用于厚板高效焊接。
激光-電弧復(fù)合焊接示意圖及溫度分布
窄間隙、高熔化率焊接工藝
低熱輸入磁弧窄間隙焊接技術(shù)及激光-磁控焊絲擺動復(fù)合窄間隙焊接技術(shù)能夠滿足不同厚度和規(guī)格材料窄間隙在空間位置上的適應(yīng)性。借助輔助磁場迫使電弧擺動，及磁控焊絲擺動結(jié)合掃描激光技術(shù)對熔池能量再分配，從而使溫度場更加均勻、降低接頭焊接應(yīng)力，緩解變形，并最終實(shí)現(xiàn)接頭成型與性能的協(xié)同控制。
增材及3D打印技術(shù)
激光立體修復(fù)與再制造。
激光立體修復(fù)與再制造技術(shù)在航空、航天、汽車工業(yè)、模具制造、醫(yī)療器械的修復(fù)及合金設(shè)計(jì)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。形成了包括材料、工藝、裝備和應(yīng)用技術(shù)在內(nèi)的完整的技術(shù)體系。針對航空航天等高技術(shù)領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)件高性能、輕量化、整體化、精密成形技術(shù)的迫切需求，開展了鈦合金、高溫合金、超高強(qiáng)度鋼和梯度材料激光立體成形工藝研究，突破結(jié)構(gòu)件的輕質(zhì)、高剛度、高強(qiáng)度、整體化成形，應(yīng)力變形與冶金質(zhì)量控制，成形件組織性能優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)。針對大型鈦合金構(gòu)件的激光立體成形，解決了大型構(gòu)件變形控制、幾何尺寸控制、冶金質(zhì)量控制、系統(tǒng)裝備等方面的一系列難題。
激光立體修復(fù)技術(shù)
成形尺寸在線檢測與過程智能控制
結(jié)合物理模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動模型相結(jié)合本開發(fā)先進(jìn)的增材過程監(jiān)測方法，對過程測量、信號采集、特征提取、分類和控制方法等重要方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化。面向數(shù)據(jù)的過程監(jiān)控方法為提高制造質(zhì)量和過程穩(wěn)定性提供了可靠依據(jù)，為增材制造自動化和控制奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。從表面狀態(tài)監(jiān)測到內(nèi)部缺陷和微觀組織建立關(guān)聯(lián)性，對內(nèi)部缺陷即晶粒組織的在線監(jiān)測成為可能，這將為實(shí)時(shí)組織控制和早期缺陷修復(fù)奠定基礎(chǔ)。
在線檢測與成形過程智能控制技術(shù)
焊縫三維重構(gòu)技術(shù)
鋁合金、鈦合金和高溫合金零件的組織與性能表征
擁有先進(jìn)的組織和性能表征設(shè)備，如場發(fā)射掃描電鏡、透射電鏡、光鏡、100KN拉伸試驗(yàn)機(jī)，沖擊試驗(yàn)設(shè)備及疲勞檢測設(shè)備。結(jié)合掃描電鏡、透射電鏡對沉積試樣的織構(gòu)特征、元素分布、晶界結(jié)構(gòu)、第二相分布、原子尺度范圍內(nèi)的相界面特征等進(jìn)行觀察分析。形成對不同增材零件微觀組織表征的標(biāo)準(zhǔn)方法及步驟，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜組織及納米尺度范圍內(nèi)微觀組織特征的分析方法。采用性能分析設(shè)備對試樣的拉伸性能、沖擊性能、彎曲性能、抗疲勞破壞等進(jìn)行表征。
掃描電鏡
低成本電弧3D打印設(shè)備
在電弧焊接設(shè)備的基礎(chǔ)上引入六軸機(jī)器人，結(jié)合切片軟件對機(jī)器人運(yùn)動軌跡和增材路徑優(yōu)化，從而設(shè)計(jì)制造了低成本的3D打印設(shè)備。該設(shè)備工作模式可選擇MIG、MAG、CMT、CMT-P、交流CMT；配備RCU5000i遙控器和VR1550-CMT送絲機(jī)，內(nèi)置鈦合金、鎳基合金和硬質(zhì)合金堆焊專家程序；IUNGOPNT軟件，提供多種切片算法；多種路徑規(guī)劃算法、自動規(guī)劃路徑；可動態(tài)打印路徑仿真；配備激光相機(jī)自動補(bǔ)償打印高度。通過工藝參數(shù)優(yōu)化和軌跡協(xié)同優(yōu)化獲得穩(wěn)定、可靠的增材設(shè)備。
激光焊接應(yīng)用
激光復(fù)合焊接，高功率工業(yè)激光應(yīng)用
激光復(fù)合焊接、高功率工業(yè)激光焊接技術(shù)在汽車制造、船舶制造、高速列車及航空航天結(jié)構(gòu)的焊接中得到成功應(yīng)用。其中，汽車行業(yè)將激光以及激光復(fù)合焊接工藝確定為結(jié)構(gòu)制造標(biāo)準(zhǔn)化工藝。尤其是千瓦級以上的大功率激光焊接技術(shù)，幾乎與激光器的開發(fā)進(jìn)度相伴。使用激光以及激光復(fù)合熱源可以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的焊接，焊接強(qiáng)度等于或超過母材強(qiáng)度，主要應(yīng)用在異質(zhì)金屬、厚板窄間隙以及金屬-塑料的焊接領(lǐng)域。
激光焊接的應(yīng)用
電氣部分
使用基于 IEC 61131-3 標(biāo)準(zhǔn)的編程開發(fā)工具
完善的在線編程和離線編程流程、可視化界面編程，強(qiáng)大的運(yùn)動控制功能。
集邏輯控制，HMI，運(yùn)動控制于一體
采用面向?qū)ο蟮哪K化編程方式，完善的設(shè)備模塊庫
標(biāo)準(zhǔn)化圖紙和元器件庫，縮短設(shè)備制造和調(diào)試周期
機(jī)械部分
機(jī)械設(shè)計(jì)部分：
遵循有限元受力分析，有限元分析（FEA，F(xiàn)inite Element Analysis）利用數(shù)學(xué)近似的方法對真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。利用簡單而又相互作用的元素（即單元），就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量的真實(shí)系統(tǒng)。
有限元受力作用
有限元分析縮寫：CAE，即計(jì)算機(jī)輔助工程，主要作用有以下七方面：
1，增加設(shè)計(jì)功能，借助計(jì)算機(jī)分析計(jì)算，確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性，減少設(shè)計(jì)成本;
2，縮短設(shè)計(jì)和分析的循環(huán)周期;
3，CAE分析起到的“虛擬樣機(jī)”作用在很大程度上替代了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中資源消耗極大的“物理樣機(jī)驗(yàn)證設(shè)計(jì)”過程，虛擬樣機(jī)作用能預(yù)測產(chǎn)品在整個(gè)生命周期內(nèi)的可靠性;
4，采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)最佳方案，降低材料的消耗或成本;
5，在產(chǎn)品制造或工程施工前預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在的問題;
6，模擬各種試驗(yàn)方案，減少試驗(yàn)時(shí)間和經(jīng)費(fèi);
7，進(jìn)行機(jī)械事故分析，查找事故原因。
導(dǎo)軌壽命計(jì)算：
通過科學(xué)的計(jì)算，可以根據(jù)客戶需求選擇更精準(zhǔn)的導(dǎo)軌，既能滿足客戶需求，又能延長導(dǎo)軌的使用周期。
