校企合作十幾年，滬研高精度慣性摩擦焊機調試成功

自主創新工業母機助推“極限制造”

航空發動機、燃氣輪機制造需要一種工業母機——超大型慣性摩擦焊機，它通過待焊材料之間摩擦產生熱量，在頂鍛力的作用下讓材料發生塑性變形和流動，進而連接母材。長期以來，由於未掌握核心技術，國內企業隻能用其他焊接技術替代慣性摩擦焊，與國外產品有很大差距。

近日，國焊（上海）智能科技有限公司聯合華東理工大學、上海工程技術大學研發的“1000噸高精度慣性摩擦焊機”在上海臨港調試成功，正在推進“兩機”（航空發動機、燃氣輪機）裝備中典型部件的焊接工藝驗証。經過10余年技術攻關，上海校企合作團隊終於打破了國外壟斷。

在市經信委、臨港新片區管委會和臨港集團的支持下，國焊科技已入選“上海市工業母機重點企業”，進入了發展快車道。

從引進、吸收到創新

“慣性摩擦焊裝備的國產化替代之路，始於2010年。”上海工程技術大學副校長、“上工程—國焊科技”校企合作團隊首席技術專家夏春明說，那時他在華東理工工作，在華東理工大學機械廠原廠長朱建華的帶領下，開展慣性摩擦焊裝備國產化替代的研發。

循著引進、吸收、再創新這條路徑，朱建華和夏春明帶領華東理工科研團隊，反復琢磨進口慣性摩擦焊機的科學原理和技術難點。據介紹，這種工業母機的技術難度非常高，要在數秒內將巨量的動能通過摩擦轉化為用於焊接的內能，實現兆瓦級的瞬時功率輸出﹔同時，其能量控制系統要有超高精度，相當於將一節50噸重、以270公裡時速行駛的高鐵車廂在10秒內剎停，而且停車位置與目標位置的誤差須控制在0.01毫米級別。

這兩大技術門檻，對裝備設計提出了很高要求。華東理工團隊在消化吸收國外技術的基礎上，走上了自主創新之路。2010年以來，他們先后自主設計出160噸、250噸、400噸慣性摩擦焊機，其軸向力越來越大，不斷向制造“兩機”的千噸級高精度慣性摩擦焊機邁進。

2020年4月，華東理工校友龔鐵軍創辦的國焊科技在上海成立。朱建華擔任公司科研團隊總負責人。公司成立時，夏春明已任上海工程技術大學副校長，他在上海工程大新組建了一支多學科交叉團隊，與國焊科技開展校企深度合作，推進產教融合、科教融匯走深走實。

“中國智造”新亮點

如今，國焊科技已擁有各類專利30多項，成為高新技術企業、上海市專精特新中小企業，今年開始為用戶提供科研和技術服務。

除了慣性摩擦焊，這家企業還與上海工程大、華東理工合作，研制出摩擦塞補焊、混合摩擦焊等裝備和技術，正在聯合研發新一代線性摩擦焊裝備。“這些裝備和技術屬於‘極限制造’，與其他焊接技術相比，它們在制造過程中可以降本增效、節能減排，提升產品的性能和壽命，還能不使用任何耗材直接實現異種金屬材料焊接。因為是在一瞬間完成一次鍛造過程，焊接后異種金屬材料的強度會高於本體。”龔鐵軍說。

在他看來，“極限制造”技術可以成為上海制造的一個增長點。比如，汽車輪轂制造領域如果採用慣性摩擦焊工藝，將實現汽車輪轂的輕量化和降本：在性能一致的情況下，焊接式輪轂的成品重量比鑄造工藝減輕約10%，材料利用率比鍛造工藝高20%—30%。目前，國焊科技與用戶單位共同開發的焊接式輪轂，已通過一系列性能試驗。“如果這種新工藝在輪轂制造上推廣應用，有望為我國每年節約100萬噸鋁合金，減少碳排放1.6億噸。”

隨著大模型、數字孿生等信息技術的興起，夏春明正帶領“上工程—國焊科技”校企合作團隊，將這些技術用於“極限制造”的數字化轉型和智能化應用。焊接裝備的數字孿生系統構建、基於焊接過程大數據的工藝參數優化模型構建、基於大語言模型及“外挂摩擦焊接過程綜合知識庫”的智能體研究……通過多學科交叉，國產先進焊接裝備的數字化、智能化水平將不斷提高，成為“中國智造”的一個新亮點。（記者 俞陶然）

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