为服务国民经济建设加快步伐——现代焊接生产技术国家重点实验室

重视人才培养，加强合作与交流

现代焊接生产技术国家重点实验室的前身是哈尔滨工业大学焊接专业。该专业始建于1952年，是国内第一个焊接专业。1986年，被评为全国首批重点学科。1989年，在焊接专业的基础上筹建国家重点实验室，1995年通过国家验收并正式对外开放，2003年通过国家科技部的评估。

现代焊接生产技术国家重点实验室是国内焊接领域应用基础研究和技术研发中心，同时，也是国内培养焊接领域高技术人才的重要基地。实验室在解决国防工程关键技术和国民经济建设方面做出了突出的成绩。

自成立以来，实验室承担了多项国家“十五”预研项目、国家“863”项目、国家自然科学基金项目、国家支持的“空间焊接技术”项目。科研经费总计约3000万元，建设经费约3000万元。实验室重视人才队伍的建设，培养了一批中、青年技术骨干。建立了老、中、青相结合的学术梯队，具有博士学位的研究人员已达到80%以上。实验室积极开展国际交流合作，与国外知名的焊接研究机构建立了合作关系；同时，聘请本领域国内外的著名学者任本实验室顾问教授或客座教授，与国外学者联合培养博士研究生。实验室每年向海内外学者提供与本领域相关的开放课题资助，总计40多项，总经费80万元。

自1995年以来，实验室坚持强化国际化，促进学科发展，依托国际化进程加强实验室学科建设，逐步实现了实验室国际化战略目标。自1997年以来，实验室有多位教授主持了国际或国内会议，并在国际或国内会议上作大会报告或特邀报告。实验室还与国内外知名大学和科研机构逐步建立了长期的学术交流与合作关系，如美国俄亥俄州立大学、肯塔基大学、EWI研究所等，已有10多位国外知名焊接专家受聘为实验室的顾问教授。此外，美国华盛顿大学控制与机器人研究中心主任谈自忠等海外学者还受邀来室介绍他们的先进成果，自1997年以来先后有50余人次来实验室进行了学术交流。

实验室不但请国际知名专家来室讲学，还有计划地选派中青年骨干出国进修。在抓好实验室研究生培养体系的同时，实验室积极向国外派遣研究生或进行联合培养。从1997年开始，有多名研究生在国外学习，从而涌现出了一批高水平的博士、硕士毕业生。

立足国际前沿，积极推动成果产业化

实验室接受评估

作为我国第一个焊接技术国家重点实验室，实验室在焊接自动化、焊接机器人、焊接材料分析和传统焊接技术等领域具有传统优势。实验室注重立足用信息技术改造焊接这一传统产业，在高强钢薄壁壳体自动焊接系统、机器人焊接技术研究、异种材料及复合材料焊接技术研究、空间环境模拟大型真空容器的焊接制造、载人飞船返回舱变形控制与焊接、微电子焊接和封装技术等项目上取得了重大进展。

近年来，脉冲焊熔滴过渡一直是国际焊接界的研究热点。自1997年以来，实验室在“MAG焊熔滴时弧光强度瞬态下降的特征信号”方向上开展了系列前沿性研究，在熔滴过渡的实时检测方面取得了重要成果。国内外专家一致认为，对“MAG焊熔滴时弧光强度瞬态下降的特征信号”的研究，获得了MAG焊接不同组分谱线强度变化同熔滴行为的关系，特别是发现了MAG焊熔滴过度时弧光强度下降的特征信息，从理论上揭示了弧光传感焊接行为的机理。这些成果既填补了弧光传感应用基础理论的空白，也充实了该领域的电弧传感理论。

实验室一直瞄准智能化焊接方向，并取得了重大进展。实验室先后开发了具有完全自主知识产权的弧焊机器人系统，该系统具有体系结构及控制算法开放性和扩展性的显著特点。完成了全开放式九自由度弧焊机器人技术，突破了国外工业机器人的“黑箱”结构以及对用户的限制，掌握了焊接机器人的核心技术。同时，实验室还成功研制了任务级的机器人离线编程及仿真系统。该系统能够根据工件的焊接要求自动生成焊接路径、焊枪姿态和焊接参数，并在某火箭发动机部件上得到应用。该技术突破了国际上离线编程系统都是执行级的限制，处于国际先进水平。

在机器人焊接技术的传统优势基础上，实验室提出了机器人焊接柔性加工单元的新概念，把九自由度弧焊机器人系统、高精度焊接电源系统、激光扫描跟踪系统、熔透控制系统和任务级的离线编程与仿真系统集成为焊接柔性加工系统。在中央控制计算机的统一调度下，实现具有一定智能的空间焊缝的焊接加工，实现了初步的智能焊接。以这一技术为核心的“机器人焊接空间焊缝质量智能控制技术及其系统研究”项目获得了国防科工委科技进步奖一等奖。

依托信息化建设，焊接实验室还在焊接过程质量控制技术方面取得了重要成绩。实验室通过诱发焊接熔池振荡，根据熔池尺寸和谐振频率的关系，提取出了熔深信号并进行反馈，第一次实现了熔透实时控制。该项技术可以从正面检测和提取溶透信号，具有很强的适应能力，能够进行精确控制。实验室还成功地提取到清晰的熔池同步正反面图像，采用系统辨识和神经网络方法建立了熔池特征参数的对应关系模型，对焊接过程的动态和稳态进行仿真分析。实验室还在等离子浸没离子注入与沉积装置技术方面取得重大进展，成功研制出三代PⅢ装置。

在“神舟”号飞船成功发射举国欢庆之时，实验室成员讨论起新的使命：载人航天工程对焊接提出了新课题，实验室要为中国发展空间焊接技术攻关。近年来，实验室先后承担了载人飞船模拟实验装置、飞行器返回舱组焊等工程，为载人航天作出了突出贡献。在“神舟”四号发射时，实验室钟国柱教授还应邀在现场观看了发射盛况，并受到国家领导的亲切接见。

1997年以来，实验室提出了新的产业化战略，要实现从实验室到工程项目的转化，从高新技术到高新技术产品的转化，既要为重大国防项目提供先进技术，又要直接面向国民经济主战场创造财富，以多元化促进高新焊接技术的产业化。实验室通过与工厂合作，在铝合金预拉伸板、超长木工刀具焊接及产品开发、铝合金及其异种材料的新型钎料的生产等产业领域中取得了重大进展。

铝合金预拉伸板是宇航、航空工业、造船及化学工业等部门的重要材料。过去在生产中由于残余应力超标，我国的此类产品一直不能出口。东北轻合金有限责任公司找到实验室，与实验室达成联合攻关计划，采用非线性有限元法模拟拉伸过程，通过X射线衍射法等对板材进行了残余应力测试，最后解决了这一生产实际问题。该公司采用该项技术已为国家创汇数千万美元，成为黑龙江省第二创汇大户。

实验室积极推进焊接工程的智能化进程，成功研制了20余种焊接工程应用软件。这些软件可以进行材料焊接性分析，裂纹敏感性、接头机械性能及接头组织和焊接性的预测。这些产品一推入市场就受到了有关企业的好评。已在上海宝钢集团、上海航天局、哈尔滨锅炉有限责任公司、大庆油田等大型企业的生产中发挥作用。

2001年年底，一种可代替人工进行高难度管道接口焊接的自动焊接机在实验室通过鉴定。石油、天然气输送管道、锅炉制造等都需要进行大量的耐高温、高压的管道焊接，人工焊接操作极易产生质量隐患。实验室研制的这种管道全位置自动焊接操作机，焊接全过程由计算机控制，且操作者可通过监视器及时准确地远距离观察和控制整个焊接过程。这项成果可结束同类产品从国外进口的历史，其售价仅是进口产品的三分之一，有着广阔的市场前景。

在新的形势下，实验室抓住大好机遇，进一步加强队伍的建设，形成团队优势，注重科研创新，继续发挥在国防领域的科研技术优势，争取多为国民经济建设主战场服务，取得更多和更有影响的成就。