為服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)加快步伐
——現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)國家重點實驗室

重視人才培養(yǎng)，加強合作與交流

現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)國家重點實驗室的前身是哈爾濱工業(yè)大學(xué)焊接專業(yè)。該專業(yè)始建于1952年，是國內(nèi)第一個焊接專業(yè)。1986年，被評為全國首批重點學(xué)科。1989年，在焊接專業(yè)的基礎(chǔ)上籌建國家重點實驗室，1995年通過國家驗收并正式對外開放，2003年通過國家科技部的評估。

現(xiàn)代焊接生產(chǎn)技術(shù)國家重點實驗室是國內(nèi)焊接領(lǐng)域應(yīng)用基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)中心，同時，也是國內(nèi)培養(yǎng)焊接領(lǐng)域高技術(shù)人才的重要基地。實驗室在解決國防工程關(guān)鍵技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面做出了突出的成績。

自成立以來，實驗室承擔(dān)了多項國家“十五”預(yù)研項目、國家“863”項目、國家自然科學(xué)基金項目、國家支持的“空間焊接技術(shù)”項目?？蒲薪?jīng)費總計約3000萬元，建設(shè)經(jīng)費約3000萬元。實驗室重視人才隊伍的建設(shè)，培養(yǎng)了一批中、青年技術(shù)骨干。建立了老、中、青相結(jié)合的學(xué)術(shù)梯隊，具有博士學(xué)位的研究人員已達(dá)到80%以上。實驗室積極開展國際交流合作，與國外知名的焊接研究機構(gòu)建立了合作關(guān)系；同時，聘請本領(lǐng)域國內(nèi)外的著名學(xué)者任本實驗室顧問教授或客座教授，與國外學(xué)者聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生。實驗室每年向海內(nèi)外學(xué)者提供與本領(lǐng)域相關(guān)的開放課題資助，總計40多項，總經(jīng)費80萬元。

自1995年以來，實驗室堅持強化國際化，促進(jìn)學(xué)科發(fā)展，依托國際化進(jìn)程加強實驗室學(xué)科建設(shè)，逐步實現(xiàn)了實驗室國際化戰(zhàn)略目標(biāo)。自1997年以來，實驗室有多位教授主持了國際或國內(nèi)會議，并在國際或國內(nèi)會議上作大會報告或特邀報告。實驗室還與國內(nèi)外知名大學(xué)和科研機構(gòu)逐步建立了長期的學(xué)術(shù)交流與合作關(guān)系，如美國俄亥俄州立大學(xué)、肯塔基大學(xué)、EWI研究所等，已有10多位國外知名焊接專家受聘為實驗室的顧問教授。此外，美國華盛頓大學(xué)控制與機器人研究中心主任談自忠等海外學(xué)者還受邀來室介紹他們的先進(jìn)成果，自1997年以來先后有50余人次來實驗室進(jìn)行了學(xué)術(shù)交流。

實驗室不但請國際知名專家來室講學(xué)，還有計劃地選派中青年骨干出國進(jìn)修。在抓好實驗室研究生培養(yǎng)體系的同時，實驗室積極向國外派遣研究生或進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)。從1997年開始，有多名研究生在國外學(xué)習(xí)，從而涌現(xiàn)出了一批高水平的博士、碩士畢業(yè)生。

立足國際前沿，積極推動成果產(chǎn)業(yè)化

實驗室接受評估

作為我國第一個焊接技術(shù)國家重點實驗室，實驗室在焊接自動化、焊接機器人、焊接材料分析和傳統(tǒng)焊接技術(shù)等領(lǐng)域具有傳統(tǒng)優(yōu)勢。實驗室注重立足用信息技術(shù)改造焊接這一傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，在高強鋼薄壁殼體自動焊接系統(tǒng)、機器人焊接技術(shù)研究、異種材料及復(fù)合材料焊接技術(shù)研究、空間環(huán)境模擬大型真空容器的焊接制造、載人飛船返回艙變形控制與焊接、微電子焊接和封裝技術(shù)等項目上取得了重大進(jìn)展。

近年來，脈沖焊熔滴過渡一直是國際焊接界的研究熱點。自1997年以來，實驗室在“MAG焊熔滴時弧光強度瞬態(tài)下降的特征信號”方向上開展了系列前沿性研究，在熔滴過渡的實時檢測方面取得了重要成果。國內(nèi)外專家一致認(rèn)為，對“MAG焊熔滴時弧光強度瞬態(tài)下降的特征信號”的研究，獲得了MAG焊接不同組分譜線強度變化同熔滴行為的關(guān)系，特別是發(fā)現(xiàn)了MAG焊熔滴過度時弧光強度下降的特征信息，從理論上揭示了弧光傳感焊接行為的機理。這些成果既填補了弧光傳感應(yīng)用基礎(chǔ)理論的空白，也充實了該領(lǐng)域的電弧傳感理論。

實驗室一直瞄準(zhǔn)智能化焊接方向，并取得了重大進(jìn)展。實驗室先后開發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的弧焊機器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有體系結(jié)構(gòu)及控制算法開放性和擴展性的顯著特點。完成了全開放式九自由度弧焊機器人技術(shù)，突破了國外工業(yè)機器人的“黑箱”結(jié)構(gòu)以及對用戶的限制，掌握了焊接機器人的核心技術(shù)。同時，實驗室還成功研制了任務(wù)級的機器人離線編程及仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠根據(jù)工件的焊接要求自動生成焊接路徑、焊槍姿態(tài)和焊接參數(shù)，并在某火箭發(fā)動機部件上得到應(yīng)用。該技術(shù)突破了國際上離線編程系統(tǒng)都是執(zhí)行級的限制，處于國際先進(jìn)水平。

在機器人焊接技術(shù)的傳統(tǒng)優(yōu)勢基礎(chǔ)上，實驗室提出了機器人焊接柔性加工單元的新概念，把九自由度弧焊機器人系統(tǒng)、高精度焊接電源系統(tǒng)、激光掃描跟蹤系統(tǒng)、熔透控制系統(tǒng)和任務(wù)級的離線編程與仿真系統(tǒng)集成為焊接柔性加工系統(tǒng)。在中央控制計算機的統(tǒng)一調(diào)度下，實現(xiàn)具有一定智能的空間焊縫的焊接加工，實現(xiàn)了初步的智能焊接。以這一技術(shù)為核心的“機器人焊接空間焊縫質(zhì)量智能控制技術(shù)及其系統(tǒng)研究”項目獲得了國防科工委科技進(jìn)步獎一等獎。

依托信息化建設(shè)，焊接實驗室還在焊接過程質(zhì)量控制技術(shù)方面取得了重要成績。實驗室通過誘發(fā)焊接熔池振蕩，根據(jù)熔池尺寸和諧振頻率的關(guān)系，提取出了熔深信號并進(jìn)行反饋，第一次實現(xiàn)了熔透實時控制。該項技術(shù)可以從正面檢測和提取溶透信號，具有很強的適應(yīng)能力，能夠進(jìn)行精確控制。實驗室還成功地提取到清晰的熔池同步正反面圖像，采用系統(tǒng)辨識和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立了熔池特征參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系模型，對焊接過程的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)進(jìn)行仿真分析。實驗室還在等離子浸沒離子注入與沉積裝置技術(shù)方面取得重大進(jìn)展，成功研制出三代PⅢ裝置。

在“神舟”號飛船成功發(fā)射舉國歡慶之時，實驗室成員討論起新的使命：載人航天工程對焊接提出了新課題，實驗室要為中國發(fā)展空間焊接技術(shù)攻關(guān)。近年來，實驗室先后承擔(dān)了載人飛船模擬實驗裝置、飛行器返回艙組焊等工程，為載人航天作出了突出貢獻(xiàn)。在“神舟”四號發(fā)射時，實驗室鐘國柱教授還應(yīng)邀在現(xiàn)場觀看了發(fā)射盛況，并受到國家領(lǐng)導(dǎo)的親切接見。

1997年以來，實驗室提出了新的產(chǎn)業(yè)化戰(zhàn)略，要實現(xiàn)從實驗室到工程項目的轉(zhuǎn)化，從高新技術(shù)到高新技術(shù)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，既要為重大國防項目提供先進(jìn)技術(shù)，又要直接面向國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場創(chuàng)造財富，以多元化促進(jìn)高新焊接技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。實驗室通過與工廠合作，在鋁合金預(yù)拉伸板、超長木工刀具焊接及產(chǎn)品開發(fā)、鋁合金及其異種材料的新型釬料的生產(chǎn)等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中取得了重大進(jìn)展。

鋁合金預(yù)拉伸板是宇航、航空工業(yè)、造船及化學(xué)工業(yè)等部門的重要材料。過去在生產(chǎn)中由于殘余應(yīng)力超標(biāo)，我國的此類產(chǎn)品一直不能出口。東北輕合金有限責(zé)任公司找到實驗室，與實驗室達(dá)成聯(lián)合攻關(guān)計劃，采用非線性有限元法模擬拉伸過程，通過X射線衍射法等對板材進(jìn)行了殘余應(yīng)力測試，最后解決了這一生產(chǎn)實際問題。該公司采用該項技術(shù)已為國家創(chuàng)匯數(shù)千萬美元，成為黑龍江省第二創(chuàng)匯大戶。

實驗室積極推進(jìn)焊接工程的智能化進(jìn)程，成功研制了20余種焊接工程應(yīng)用軟件。這些軟件可以進(jìn)行材料焊接性分析，裂紋敏感性、接頭機械性能及接頭組織和焊接性的預(yù)測。這些產(chǎn)品一推入市場就受到了有關(guān)企業(yè)的好評。已在上海寶鋼集團(tuán)、上海航天局、哈爾濱鍋爐有限責(zé)任公司、大慶油田等大型企業(yè)的生產(chǎn)中發(fā)揮作用。

2001年年底，一種可代替人工進(jìn)行高難度管道接口焊接的自動焊接機在實驗室通過鑒定。石油、天然氣輸送管道、鍋爐制造等都需要進(jìn)行大量的耐高溫、高壓的管道焊接，人工焊接操作極易產(chǎn)生質(zhì)量隱患。實驗室研制的這種管道全位置自動焊接操作機，焊接全過程由計算機控制，且操作者可通過監(jiān)視器及時準(zhǔn)確地遠(yuǎn)距離觀察和控制整個焊接過程。這項成果可結(jié)束同類產(chǎn)品從國外進(jìn)口的歷史，其售價僅是進(jìn)口產(chǎn)品的三分之一，有著廣闊的市場前景。

在新的形勢下，實驗室抓住大好機遇，進(jìn)一步加強隊伍的建設(shè)，形成團(tuán)隊優(yōu)勢，注重科研創(chuàng)新，繼續(xù)發(fā)揮在國防領(lǐng)域的科研技術(shù)優(yōu)勢，爭取多為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)主戰(zhàn)場服務(wù)，取得更多和更有影響的成就。