1000噸高精度慣性摩擦焊機”在上海臨港調試成功🧑🏼⚖️👩🏫。
航空發動機、燃氣輪機製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，國內企業只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、欧陆平台研發的“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證。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。
慣性摩擦焊技術在汽車📴、高鐵、地鐵💅🍤、石油🧑🍼、工程機械等其他領域也有廣泛的應用前景。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、消化吸收到自主創新
“慣性摩擦焊裝備的國產化替代之路🎡，始於2010年。”欧陆平台副校長、“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，在原華東理工大學機械廠廠長朱建華帶領下，開展慣性摩擦焊裝備國產化替代的研發👨🍼。
慣性摩擦焊機的運行過程
循著引進⚠️、消化吸收、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🖕，實現可達到兆瓦級的瞬時功率輸出🤵🏼♀️；同時，其能量控製系統要有超高精度，相當於將一節50噸重🪕、以270公裏時速行駛的高鐵車廂在10秒內刹停，而且停車位置與目標位置的誤差須控製在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🥜。如何讓主軸系統承受數百噸乃至1000噸壓力？如何在數百噸頂鍛力下保持主軸的高速轉動✢？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，他們先後自主設計出160噸、250噸、400噸慣性摩擦焊機，其軸向力越來越大，不斷向製造“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，多位華東理工畢業生成為這家企業的科研骨幹🙋🏼♂️，他們希望把10年攻關成果轉化為產品◀️💊，讓國產慣性摩擦焊機成為真正的國之重器🎙👨🏽⚖️。
公司成立時🧑🏽💻，夏春明已任欧陆平台副校長，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⚂。
客戶帶著樣品來到國焊科技🫵🏻，進行“1000噸高精度慣性摩擦焊機”應用試驗。蔣蕙攝
有望對汽車等產業“降維打擊”
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，研製出摩擦塞補焊、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‘極限製造’，與其他焊接技術相比，它們在製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👩🏽🎤，焊接後異種金屬材料的強度會高於本體。”龔鐵軍說。
在他看來，“極限製造”技術可以在多個產業領域形成“降維打擊”🈴👨🏻⚖️。比如，汽車輪轂製造領域內卷嚴重，各類輪轂的平均凈利潤低於5%，如果采用慣性摩擦焊工藝💻，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%；由於工序減少👨🏻🍳，加工成本也會大幅降低。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製造上推廣應用，有望為我國每年節約100萬噸鋁合金，減少碳排放1.6億噸🚵🏼♂️。”龔鐵軍告訴記者，“技術創新後🚭，輪轂生產變得能耗極低👨🏽✈️，占地面積很小🩲，所以適合在上海建廠🤜🏿，成為上海製造的一個增長點。”
汽車輪轂客戶在國焊科技觀摩焊接試驗的全過程。蔣蕙攝
在長三角區域🧑🏿🦰，占地7500平方米的“紹興極限製造加工中心”已立項🕖，有望實現慣性摩擦焊技術在工業領域的大範圍覆蓋🏭。在汽車行業，國焊科技將與國內頭部電機製造企業等合作👰🏿♂️，推動新能源汽車電機的輕量化和性能提升。在航天📉、高鐵和地鐵行業🪑，國焊科技在與用戶單位合作👒👨👧👦，將摩擦塞補焊用於修補列車車體等產品的裂縫和氣泡。
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“極限製造”的數字化轉型和智能化應用👧🏽。各種裝備的三維數字化虛擬樣機建模😲、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“外掛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。
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