記者 俞陶然

  航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)制造需要一種工業(yè)母機(jī)——超大型慣性摩擦焊機(jī)，它通過待焊材料之間摩擦產(chǎn)生熱量，在頂鍛力的作用下讓材料發(fā)生塑性變形和流動，進(jìn)而連接母材。長期以來，由于未掌握核心技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)只能用其他焊接技術(shù)替代慣性摩擦焊，與國外產(chǎn)品有很大差距。

  近日，國焊（上海）智能科技有限公司聯(lián)合華東理工大學(xué)、上海工程技術(shù)大學(xué)研發(fā)的“1000噸高精度慣性摩擦焊機(jī)”在上海臨港調(diào)試成功，正在推進(jìn)“兩機(jī)”（航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)）裝備中典型部件的焊接工藝驗證。經(jīng)過10余年技術(shù)攻關(guān)，上海校企合作團(tuán)隊終于打破了國外壟斷。

  在市經(jīng)信委、臨港新片區(qū)管委會和臨港集團(tuán)的支持下，國焊科技已入選“上海市工業(yè)母機(jī)重點(diǎn)企業(yè)”，進(jìn)入了發(fā)展快車道。

  從引進(jìn)、吸收到創(chuàng)新

  “慣性摩擦焊裝備的國產(chǎn)化替代之路，始于2010年。”上海工程技術(shù)大學(xué)副校長、“上工程—國焊科技”校企合作團(tuán)隊首席技術(shù)專家夏春明說，那時他在華東理工工作，在華東理工大學(xué)機(jī)械廠原廠長朱建華的帶領(lǐng)下，開展慣性摩擦焊裝備國產(chǎn)化替代的研發(fā)。

  循著引進(jìn)、吸收、再創(chuàng)新這條路徑，朱建華和夏春明帶領(lǐng)華東理工科研團(tuán)隊，反復(fù)琢磨進(jìn)口慣性摩擦焊機(jī)的科學(xué)原理和技術(shù)難點(diǎn)。據(jù)介紹，這種工業(yè)母機(jī)的技術(shù)難度非常高，要在數(shù)秒內(nèi)將巨量的動能通過摩擦轉(zhuǎn)化為用于焊接的內(nèi)能，實(shí)現(xiàn)兆瓦級的瞬時功率輸出；同時，其能量控制系統(tǒng)要有超高精度，相當(dāng)于將一節(jié)50噸重、以270公里時速行駛的高鐵車廂在10秒內(nèi)剎停，而且停車位置與目標(biāo)位置的誤差須控制在0.01毫米級別。

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

  2020年4月，華東理工校友龔鐵軍創(chuàng)辦的國焊科技在上海成立。朱建華擔(dān)任公司科研團(tuán)隊總負(fù)責(zé)人。公司成立時，夏春明已任上海工程技術(shù)大學(xué)副校長，他在上海工程大新組建了一支多學(xué)科交叉團(tuán)隊，與國焊科技開展校企深度合作，推進(jìn)產(chǎn)教融合、科教融匯走深走實(shí)。

  “中國智造”新亮點(diǎn)

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

  除了慣性摩擦焊，這家企業(yè)還與上海工程大、華東理工合作，研制出摩擦塞補(bǔ)焊、混合摩擦焊等裝備和技術(shù)，正在聯(lián)合研發(fā)新一代線性摩擦焊裝備。“這些裝備和技術(shù)屬于‘極限制造’，與其他焊接技術(shù)相比，它們在制造過程中可以降本增效、節(jié)能減排，提升產(chǎn)品的性能和壽命，還能不使用任何耗材直接實(shí)現(xiàn)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(qiáng)度會高于本體。”龔鐵軍說。

  在他看來，“極限制造”技術(shù)可以成為上海制造的一個增長點(diǎn)。比如，汽車輪轂制造領(lǐng)域如果采用慣性摩擦焊工藝，將實(shí)現(xiàn)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(fā)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(yīng)用，有望為我國每年節(jié)約100萬噸鋁合金，減少碳排放1.6億噸。”

  隨著大模型、數(shù)字孿生等信息技術(shù)的興起，夏春明正帶領(lǐng)“上工程—國焊科技”校企合作團(tuán)隊，將這些技術(shù)用于“極限制造”的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化應(yīng)用。焊接裝備的數(shù)字孿生系統(tǒng)構(gòu)建、基于焊接過程大數(shù)據(jù)的工藝參數(shù)優(yōu)化模型構(gòu)建、基于大語言模型及“外掛摩擦焊接過程綜合知識庫”的智能體研究……通過多學(xué)科交叉，國產(chǎn)先進(jìn)焊接裝備的數(shù)字化、智能化水平將不斷提高，成為“中國智造”的一個新亮點(diǎn)。