2、先进激光焊接技术与装备

　　技术开发单位是哈尔滨工业大学。激光焊接被国际公认为“二十一世纪最有发展潜力的制造技术之一”，它具有快速、大深宽比、低变形、适应材料及结构广泛等优良加工性能，已经成为飞机和汽车提高安全性和结构减重、飞行器实现结构功能一体化、船舶建造清洁及高效化、核电核燃料及电站建造可靠性增长等重要制造领域的关键技术，是实现传统工业结构升级换代和实现节能减排的有效途径。预计，未来十年是激光焊接技术应用的黄金期，国内制造领域对技术与装备应用的需求将以每年翻翻的速度增长。

　　该项目利用先进激光（包括：CO2、YAG、FIBER、DIODE）及激光-电弧复合热源作为焊接热源实现材料的焊接，采用数控机床或机器人实现焊接轨迹运动，采用视觉传感或光电传感实现焊接过程有效控制，利用专用焊接工装夹具保证工件装备和变形控制，通过中央控制系统实现焊接参数、机械、电气、信息的处理和工艺与装备一体化控制，满足材料结构的自动化、高品质焊接，其主要产品为五轴联动数控激光加工系统、先进激光机器人柔性加工系统、厚大构件激光与电弧复合焊接系统、特种环境（真空、水下、核环境）下遥控激光焊接系统。目前，已经为航天企业提供10台套五轴联动数控激光加工系统和先进激光机器人柔性加工系统，正在研制“国产C919大型客机整体机身焊接关键技术与装备”、“AP1000三代核电站核燃料元件组件焊接关键技术与装备”等国家重大科技专项任务。

　　技术特点：由于激光焊接过程复杂，质量控制技术要求高，因此先进激光焊接成套集成设备对工艺、控制、专用工装等技术要求高，具有技术密集、非标设计的特点，造成了国内激光设备企业望而却步局面，如国内合资汽车厂大量使用的激光焊接设备基本来自国外，国产设备仅占全球的销售额的2%左右。

　　目前，从事激光焊接技术与装备研制单位主要集中在高校、研究院所，先进焊接技术来源于为数不多的大学和研究所，国内激光加工设备制造企业主要精力投入在切割设备、打标设备、小功率焊接设备的批量生产，由于缺乏人才和投入不足，导致焊接技术水平低，不掌握激光焊接的关键技术。哈尔滨工业大学长期从事激光焊接技术研发和自动化技术的研究，取得多项国际先进、国内领先的研究成果，经过在工业企业的应用考核，有较高技术成熟度，具备了成套激光焊接技术与装备的工程研制能力，在技术研究及成果水平方面具有明显优势，通过与相关企业合作可以快速形成技术成果的产业化。

　　技术指标：

　　（1）数控激光焊接技术与装备

　　用于厚度小于10mm金属结构精密焊接、厚度小于15mm二维及三维金属构件精密切割、金属零件表面改性处理。

　　主要性能指标：

　　激光类型：CO2、YAG、光纤及半导体激光器，输出功率范围0.5KW～10KW；

　　数控轴数：五轴（X、Y、Z直线轴，旋转轴、摆动轴）；

　　标准机床：2000 X 4000 X 500mm（X、Y、Z直线轴），360°旋转轴，90°摆动轴；

　　定位精度：直线±0.02mm， 旋转360°±15′，摆动90°±25′；

　　可配备离线编程软件包；

　　可配备非接触式自动调焦系统；

　　（2）固体激光机器人柔性加工系统

　　用于厚度小于15mm金属结构精密焊接、厚度小于15mm三维金属构件精密切割、三维金属零件表面改性处理。通过配备激光电弧复合焊接系统可实现最大厚度50mm构件的焊接生产。

　　主要性能指标：

　　激光类型：YAG激光器、光纤激光器及半导体激光器，输出功率范围0.5KW～30KW；

　　机器人联动轴数：9轴～18轴数；

　　机器人安装方式：龙门式正悬挂、侧悬挂及地轨式；

　　加工范围：4000 X 8000 X 500mm（X、Y、Z）；

　　定位精度：±0.05mm；

　　可配备焊缝跟踪系统；

　　可配备在线焊缝质量监测系统；

　　可配备机器人系统仿真及离线编程软件包；

　　可配备激光电弧复合焊接系统；

　　预期效益：激光焊接技术与装备的应用处于刚刚起步阶段，各个行业对其需求十分强烈。预计未来十年，是激光焊接技术应用的黄金期，国内制造领域对技术与装备应用的需求将以每年翻翻的速度增长。如：航天领域的总装单位都在计划引入激光焊接替代传统的弧焊、电阻焊及特种焊接工艺，并已取得初步应用成果；大型客机将激光焊接铝锂合金机身作为跻身世界水平的标志；合资汽车整车厂和汽车配件厂都以是否应用“激光焊接”作为汽车品质的代名词；三代核电制造技术的国产化需要激光焊接技术提供有力支撑；以大型厚壁构件为代表的海上及陆地石油传输管线、大型储油罐、大型船舶需要大力发展激光电弧复合技术；高铁及轨道交通将大力推广激光焊接应用提高车辆的品质和竞争力。