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成果與項(xiàng)目的背景及主要用途：統(tǒng)計(jì)資料表明，80-90%焊接結(jié)構(gòu)斷裂事故是由疲勞失效引起的，由于焊接接頭的焊趾處的應(yīng)力集中和殘余拉伸應(yīng)力作用，焊接接頭疲勞強(qiáng)度大幅度地低于基本金屬的疲勞強(qiáng)度。雖然結(jié)構(gòu)按疲勞規(guī)范設(shè)計(jì)，仍然發(fā)生一些整體結(jié)構(gòu)的過早疲勞失效，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至是人身傷亡事故。由于焊接接頭焊趾是疲勞裂紋引發(fā)部位，如果對(duì)該部位實(shí)施適當(dāng)?shù)奶幚?，使殘余拉伸?yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴嚎s應(yīng)力和減少應(yīng)力集中，這將有利于延緩疲勞裂紋的產(chǎn)生，具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目是在國(guó)家自然科學(xué)基金的支持下完成的，從超聲波沖擊、相變應(yīng)力應(yīng)用、等離子噴涂等三方面提出了三種改善焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能的新技術(shù)，研制發(fā)明了相應(yīng)的裝置、焊接材料和噴涂技術(shù)。這些方法可以方便地應(yīng)用到橋梁、采油平臺(tái)、船舶、飛機(jī)、機(jī)車車輛、壓力容器及管道等工況、野外施工和高空現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的場(chǎng)合，其應(yīng)用前景是十分樂觀。 技術(shù)原理與工藝流程簡(jiǎn)介： 1）超聲沖擊方法改善焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能的基本工作原理為：通過超聲波發(fā)生器將電網(wǎng)上的工頻交流電轉(zhuǎn)換成超聲頻的交流電，用以激勵(lì)聲學(xué)系統(tǒng)的換能器。換能器將電能轉(zhuǎn)換成同樣頻率的機(jī)械振動(dòng)，在機(jī)架所提供的一定壓力作用下，將該超聲頻的機(jī)械振動(dòng)傳遞給工件上的焊縫，使以焊趾為中心的一定區(qū)域內(nèi)焊接接頭表面產(chǎn)生足夠厚度的塑性變形層，從而達(dá)到改善接頭幾何外形，降低應(yīng)力集中程度、調(diào)節(jié)其應(yīng)力場(chǎng)沿厚度方向的分布狀況，最終達(dá)到改善焊接接頭疲勞強(qiáng)度的目的。 2）相變應(yīng)力應(yīng)用改善焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能的基本工作原理：利用開發(fā)的相變應(yīng)力焊接材料使焊縫金屬冷卻中產(chǎn)生的相變應(yīng)力，抵消焊接殘余拉伸應(yīng)力并獲得壓縮應(yīng)力，最終達(dá)到改善焊接接頭疲勞強(qiáng)度的目的。 3）等離子噴涂改善焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能的基本工作原理：利用等離子在焊趾部位噴上結(jié)合性能良好的涂層材料來改善接頭的應(yīng)力集中狀態(tài)，最終達(dá)到改善焊接接頭疲勞強(qiáng)度的目的。技術(shù)水平及專利與獲獎(jiǎng)情況：整體研究達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平；已獲國(guó)家發(fā)明專利3 項(xiàng)，在申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利 5 項(xiàng)；2004 年度天津市自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，2002 年獲教育部發(fā)明二等獎(jiǎng)。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測(cè)：接頭焊趾及焊跟部位是焊接結(jié)構(gòu)承受疲勞載荷的薄弱環(huán)節(jié)，改善焊趾和焊根部位的疲勞性能將提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的疲勞性能。使用超聲波沖擊、相變應(yīng)力及等離子噴涂等這些新技術(shù)可以大幅度地改善焊接結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，顯著降低焊接結(jié)構(gòu)破壞事故的發(fā)生幾率, 進(jìn)而節(jié)約焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量和資金，增加焊接結(jié)構(gòu)的安全裕度，防止因焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生意外疲勞破壞事故給國(guó)家和人民財(cái)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)損失，因此具有廣闊的應(yīng)用前景及產(chǎn)生巨大社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的可能。 應(yīng)用領(lǐng)域：可以應(yīng)用到橋梁、采油平臺(tái)、船舶、飛機(jī)、機(jī)車車輛、壓力容器及管道、水輪機(jī)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車制造等諸多領(lǐng)域。 

拉線棒自動(dòng)焊接專機(jī)是集折彎、焊接、彈料于一體的專用設(shè)備，所有的動(dòng)作由PLC控制，工件放到設(shè)定位置，一件啟動(dòng)折彎、雙面焊接、彈料一次性完成。焊接質(zhì)量穩(wěn)定，操作方便、安全、高效、且節(jié)省人力。是理想的電力鐵附件自動(dòng)化焊接專用設(shè)備。 本機(jī)是由：機(jī)架、推料油缸、液壓系統(tǒng)、減速系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、折彎?rùn)C(jī)焊接工裝組成。電力非標(biāo)拉線棒折彎后直接雙面焊接，一次成型，減少兩次搬運(yùn)，省工省時(shí)，焊接質(zhì)量穩(wěn)定，工作效率高。

編制焊接工藝作業(yè)指導(dǎo)書，審核驗(yàn)證新品開發(fā)焊接方案；及時(shí)對(duì)公司內(nèi)的焊接作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行跟蹤、指導(dǎo)及改進(jìn)，工程機(jī)械類相關(guān)專業(yè)

       設(shè)備名稱：專用車自動(dòng)焊接自卸車U型斗激光跟蹤自動(dòng)焊接生產(chǎn)線       設(shè)備簡(jiǎn)介：專用車自動(dòng)焊接設(shè)備該生產(chǎn)線主要由U形斗側(cè)板雙槍激光跟蹤自動(dòng)焊接專機(jī)、U形斗外側(cè)搭接雙工位激光跟蹤自動(dòng)焊接專機(jī)、U形斗內(nèi)側(cè)龍門式雙槍激光跟蹤自動(dòng)焊接專機(jī)以及流水線相應(yīng)配套的輔助工裝組成；每套設(shè)備通過線性激光跟蹤系統(tǒng)與多軸執(zhí)行機(jī)構(gòu)融合，實(shí)現(xiàn)多種長(zhǎng)距離搭接或角接焊縫的實(shí)時(shí)跟蹤及焊接；在系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)方面，針對(duì)不同工位及焊縫，制定相應(yīng)的作業(yè)流程及跟蹤形式，；在U形斗生產(chǎn)工藝要求的前提下，大大提升了該產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)水平及產(chǎn)品質(zhì)量；實(shí)現(xiàn)了焊縫的自動(dòng)跟蹤和焊接，了焊接效率和焊接質(zhì)量；自主研發(fā)的焊縫跟蹤裝置，無需人工定位，可在焊縫大幅度偏差的情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)跟蹤，利用跟蹤過程中積累的信息進(jìn)行的焊接，實(shí)現(xiàn)了智能化的自動(dòng)焊接；采用激光視覺系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無人干預(yù)的情況下焊縫軌跡的實(shí)時(shí)定位與跟蹤；采用多軸數(shù)控技術(shù)，研制了數(shù)字化的網(wǎng)格式廂板焊接自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廂板焊縫自動(dòng)焊接。       設(shè)備參數(shù)：跟蹤模式：激光跟蹤；跟蹤精度：0.05mm；焊接速度：900mm/sin；輸送方式：人工吊裝；可接受定制化設(shè)計(jì)及生產(chǎn)。

       設(shè)備名稱：自卸車田字格機(jī)器人激光跟蹤焊接工作站自卸車自動(dòng)焊接       設(shè)備簡(jiǎn)介：自卸車自動(dòng)焊接該生產(chǎn)線主要由兩套可移動(dòng)龍門式懸掛機(jī)器人工作站及相配套的側(cè)板定位輸送平臺(tái)組成；每個(gè)工作站配置的機(jī)器人，均搭載了一套激光跟蹤與機(jī)器人集成系統(tǒng)；因此，在田字格側(cè)板組裝點(diǎn)焊、位擺放均無嚴(yán)格要求的前提下，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)焊縫尋蹤并焊接的無人化作業(yè)；是當(dāng)下該行業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量，減員增效的不二選擇；采用激光掃描技術(shù)，通過激光傳感器對(duì)工件進(jìn)行多點(diǎn)的掃描，可識(shí)別出工件的外形及所在的方位；可實(shí)現(xiàn)工件外形一致性及工件定位工裝均無精度要求的焊縫自動(dòng)跟蹤焊接；激光掃描范圍可調(diào)，人機(jī)界面智能控制，配置靈活，擴(kuò)展性強(qiáng)；兼容異形工件的自動(dòng)焊接，無需預(yù)先編程，人為干預(yù)，功能強(qiáng)大； 激光掃描及數(shù)據(jù)計(jì)算方式可根據(jù)工件設(shè)定；可適用于對(duì)接焊縫、搭接焊縫、角焊縫等多種焊縫形式的焊接作業(yè)；可搭載多種焊接電源；生產(chǎn)效率高。       設(shè)備參數(shù)：跟蹤模式：激光跟蹤；跟蹤精度：0.05mm；掃描速度：1M/s；機(jī)器人：ABB；可接受定制化設(shè)計(jì)及生產(chǎn)。

深圳國(guó)際研究生院智能制造團(tuán)隊(duì)充分發(fā)揮制造領(lǐng)域技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為醫(yī)療物資企業(yè)提供制造技術(shù)方案及服務(wù)。智能制造與精密加工實(shí)驗(yàn)室主要從事超聲輔助精密加工技術(shù)與裝備等研究，并致力于超聲技術(shù)系列產(chǎn)品的研發(fā)及生產(chǎn)制造，已有十余年技術(shù)沉淀。面對(duì)疫情防控，團(tuán)隊(duì)高度重視，迅速行動(dòng)，第一時(shí)間成立了超聲焊接技術(shù)攻關(guān)小組，專注于為合作伙伴提供口罩等超聲焊接技術(shù)、超聲焊接系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決方案等產(chǎn)品及服務(wù)。

對(duì)以金屬薄板沖壓件裝配焊接起來復(fù)雜產(chǎn)品的制造，由于零件數(shù)量較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 需要對(duì)焊接操作進(jìn)行合理的分塊并安排清晰的焊接順序，才能高質(zhì)量地完成產(chǎn)品的制造， 有利于對(duì)工藝流程進(jìn)行合理的規(guī)劃和物流通暢。根據(jù)裝配順序?qū)a(chǎn)品零件分成多個(gè)級(jí)別， 在完成低一級(jí)零件總成的焊接之后，進(jìn)行上一級(jí)的焊接。其分級(jí)情況如下：第一、二級(jí) 為總裝車間總成。第三級(jí)：產(chǎn)品總成。第四級(jí)：裝焊在第三級(jí)裝焊線上的總成零件，如 車身焊接總成。第五級(jí)：裝焊在第四級(jí)裝焊線上的分總成零件。以下各級(jí)依次類推。上 一級(jí)零件是下一級(jí)的總成，各級(jí)別呈樹狀關(guān)系。應(yīng)用本項(xiàng)技術(shù)可以合理配置機(jī)器人，縮 短該工位的生產(chǎn)周期，優(yōu)化原有的規(guī)劃方案。通過應(yīng)用該機(jī)器人工位規(guī)劃的優(yōu)化方案， 在保證生產(chǎn)順利進(jìn)行的前提下減少焊接設(shè)備，降低規(guī)劃成本。不但可用于點(diǎn)焊的補(bǔ)焊工 位，也適用于激光焊的補(bǔ)焊工位，提高規(guī)劃的效率與合理性。

本發(fā)明涉及自蔓延反應(yīng)與無人機(jī)焊接和切割技術(shù)，具體地說是涉及一種基于自蔓延反應(yīng)的無人機(jī)焊 接和切割設(shè)備。整個(gè)設(shè)備包括無人機(jī)，無人機(jī)輔助部分，自蔓延反應(yīng)焊接/切割部分和機(jī)架及配重部分。 無人機(jī)實(shí)現(xiàn)飛行到達(dá)工作區(qū)域。無人機(jī)輔助部分控制無人機(jī)并實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境，保證工作順利進(jìn)行。自蔓 延反應(yīng)焊接/切割部分為工作主體，通過自蔓延反應(yīng)焊筆引導(dǎo)金屬溶液流動(dòng)和控制放熱方向?qū)崿F(xiàn)焊接/切 割。機(jī)架及配重部分承載和連接其他

依據(jù)焊條在焊接過程中的冶金原理、并根據(jù)合金化機(jī)理和礦物粉的各自特性，以純鎳絲為焊芯，采用國(guó)產(chǎn)原材料研發(fā)出反比例配方的鎳基合金焊條NiCrFe-9。中國(guó)用于9%鎳鋼焊接的超低溫鎳基合金焊條全部依賴進(jìn)口。我國(guó)研制的SJTU-ENiCrFe-9鎳基合金焊條的工藝性能優(yōu)于同類國(guó)外產(chǎn)品（焊條無發(fā)紅現(xiàn)象、脫渣容易、熔渣覆蓋均勻）；焊條溶敷金屬拉伸性能與國(guó)外同類產(chǎn)品相當(dāng)，超低溫沖擊功平均值高于同類國(guó)外產(chǎn)品約40%。