一、项目名称

轨道客车大型复杂构件激光-电弧复合焊接关键技术与成套装备

二、提名单位意见

提名单位：青岛市科学技术局

提名意见：

我单位认真审阅了该项目提名材料，相关内容符合山东省科学技术奖的提名要求。

该项目基于激光电弧复合焊接技术高强度、小变形、低应力、良好适应性的工程特点，围绕基础机理研究、成套装备研制、标准体系建设、服役性能评价四方面，解决了轨道客车大型构件制造精度低、焊接控制难、服役性能有待提高的工程难题，创建了完整的激光电弧复合焊接技术体系并形成了产业化能力。

该项目开展激光电弧复合焊接技术的工程化应用研究，提升了轨道客车关键构件的强度、精度及轻量化水平，推动了轨道客车制造的技术革命和产品升级换代。该项目紧密结合不锈钢、碳钢、铝合金关键承载构件的结构特点、工艺流程、质量要求、载荷工况及服役环境，完成了基础研究、装备研制、工程开发及配套技术创新，形成了激光电弧复合焊接的制造工艺体系和质量评价方法。

通过该项目实施，轨道客车制造精度提升数倍，连接强度提高，残余应力降低，在轨道交通高端装备制造领域起到了引领、示范作用。

提名该项目为山东省科学技术进步奖一等奖。

三、项目简介

1、项目内容

轨道客车是中国制造的亮丽名片，是交通强国战略的重要支撑。解决高速及复杂环境下的安全、可靠及舒适性问题，持续提升车辆强度、精度、轻量化、耐蚀性、气密性及抗疲劳能力，是行业亟需攻克的重大难题。轨道客车牵引梁、构架为中厚板高强钢构件，车身为25m薄壁铝合金结构，均采用弧焊工艺，存在变形调修、接头软化、精度偏低、外观较差、服役性能有待提高等工程局限，车辆轻量化引发的壁厚减薄与特定结构下精度的提高以及速度提升后的强度增大存在着“不可调和”的矛盾，给传统弧焊工艺带来了严峻的挑战。激光-电弧复合焊具有强度高、变形小、应力低的技术特点，是解决轨道客车大型复杂构件的最佳替代工艺，立项时尚属空白。结合轨道客车大型构件组装精度低、焊接控制难的工程特点，攻克了激光-电弧复合焊接制造关键技术，围绕基础机理研究、成套装备研制、工程方法创新、服役性能评价四方面，创建了完整的激光-电弧复合焊接技术体系。

2、技术创新

1）发现了激光和电弧双热源耦合双重导电以及电弧表面激光辐射增强的能量传输机制，揭示了多能量场叠加、多参量耦合作用下接头形貌控制、组织改善、性能优化及缺陷抑制的影响规律，为新工艺开发和核心装备研制提供了重要支撑。2）攻克了大型构件精密组装、可靠焊接、精量检测的成套装备技术，研制了集激光清洗、变焦、填丝、复合多功能一体的大型焊接系统，攻克了多参量耦合工况下的参数闭环控制、熔深在线监控等关键技术；首创了薄壁铝合金焊缝超声爬波无损检测装置。3）创新了轨道客车激光-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、激光“清洗+焊接+检测” 短流程一体化作业、长距离大跨距高速焊接稳定性控制、大间隙自适应柔性化补偿填丝等系列方法。4）基于高温、严寒、海洋、腐蚀等服役环境和高速、动载、交变的载荷工况，完成了接头及其构件的性能评估和服役评价，构建了轨道客车激光-电弧复合焊接的设计制造、试验验证和质量评价标准体系，支撑了产业化应用。

3、技术成果

该项目申请专利59件，其中授权专利27件、软件著作权5件，获得中国专利银奖1项、中国博士后科学基金一等1项；发表论文55篇，其中EI/SCI收录31篇；制定国际标准1项、国家标准1项，技术成果达到国际领先。

4、技术经济指标

车辆制造精度提高3倍，连接强度提高15%，残余应力降低50%。减少了打磨、消除了调修，提升了车辆制造品质，降低了制造成本，推动了轨道客车制造革命和产品升级换代。实现了在复兴号动车组、下一代地铁及时速600公里高速磁浮列车中的创新性应用，形成了产业化能力，在轨道交通领域起到了重要的引领、示范作用。

四、主要知识产权和标准规范等目录

（提名书原文）