【该项目荣获第七届中国光学工程学会科技创新奖-科技进步奖一等奖】

    中车青岛四方机车车辆股份有限公司主持的“轨道车辆主承载部件激光焊接关键技术及产业化”项目，荣获第七届中国光学工程学会科技创新奖-科技进步奖一等奖。项目针对轨道客车主承载部件组装精度低、焊接控制难的工程特点，攻克了激光焊及激光-电弧复合焊接制造的系列关键技术，围绕基础研究、工艺开发、装备研制及检测评价四方面，创建了完整的技术标准体系。

    主要创新点：

    1）揭示了激光和电弧双热源耦合存在双重导电以及电弧表面受激光作用辐射增强的能量传输机制，掌握了多能量场叠加、多参量耦合作用下接头形貌控制、组织改善、性能优化、缺陷抑制及其焊接修复的影响规律。

    2）攻克了激光焊及激光-电弧复合焊大型复杂部件的精密组装、可靠焊接、无损检测等成套装备技术，突破了多参量耦合工况下的参数闭环控制、位置跟踪定位、熔深在线监控等关键技术，实现长大薄壁部件精密、柔性组装，解决了长距离连续焊接焊枪易烧损的难题；国内率先研制出集激光清洗、变焦、填丝、激光电弧复合多功能一体的轨道车辆大型焊接系统；研制了薄壁不锈钢搭接激光焊缝高频超声导波、铝合金薄壁对接激光-电弧复合焊缝超声爬波无损检测装置。

    3）面向轨道客车不锈钢薄壁侧墙、中厚板高强不锈钢端部底架、高强碳钢转向架构架、超薄壁长大铝合金车体等主承载部件，形成了激光焊及激光-电弧复合焊接系列工艺方法；研发了活性剂诱导电弧收缩增强根部熔透、大间隙自适应柔性化补偿填丝、激光变焦自熔定位焊组装、激光“清洗+焊接+检测”一体化作业、长焊道多工况识别跟踪策略优化、长距离大跨距高速焊接稳定性控制、复合焊缝原位原形修复等系列方法。

    4）基于轨道客车高温、严寒、海洋、腐蚀等服役环境和高速、动载、交变的载荷工况，完成了涵盖接头、组件、部件及整车的性能评估和服役评价；提出了工艺优先、形性调控、工况适应的焊接结构设计准则，构建了激光焊及激光-电弧复合焊接的设计、制造、验证、评价标准体系，增强了以精细、严苛为特征的激光焊接技术的工程适应能力，支撑了产业化应用。

    通过在城轨地铁不锈钢车体侧墙中引入激光焊替代电阻点焊，碳钢端部底架改为不锈钢材质并引入激光-电弧复合焊以替代弧焊，车辆强度提升25%、制造精度提高1倍、单节车厢减重8%；在高速列车铝合金车体及转向架构架侧梁中引入激光-电弧复合焊替代传统弧焊，车辆制造精度提高3-5倍、连接强度提高15%、残余应力降低50%；减少了焊后打磨、消除了调修矫形、消减了腻子用量，大大提升了车辆制造品质，制造周期缩短10%，制造成本降低5%。该项目申请专利96件，其中授权专利67件；获得软件著作权5件；发表论文56篇，其中EI/SCI收录26篇；制定国际标准4项、国家标准10项、行业标准1项。

项目合作联系方式：010-63728336，xuhan@csoe.org.cn
中国光学工程学会评奖办