[00391442]重大装备零件激光加工工艺与装备研制及产业化

在工程机械、特种车辆、船舶壳体、能源电站等重大装备中，关键零件的下料切割、成型加工、热处理、维护与修理是装备全生命周期中服役质量和经济效益的核心影响因素。在浙江省科技计划项目、温州市科技计划项目、上海市科技攻关项目、上海市火炬计划项目等项目的资助下，该课题对重大装备板材激光切割和服役零部件激光熔覆技术开展了加工装备研制、加工工艺优化以及产业化应用研究。针对现有大台面数控激光切割机结构上存在的不足，分析大行程与激光质量、大惯量与高速高精度的矛盾关系，设计了两款全新结构的大台面数控激光切割机，结合激光切割头和喷嘴等关键部件自主开发，以及中厚板激光切割工艺、激光光束稳定技术、精密制造与装配技术、自动编程软件、数控系统与工艺数据库等共性支撑技术研究，最终形成SLCF-XL系列和SLCF-L系列两款大台面激光切割机产品，满足重大装备板类零件的激光切割要求，通过成功地产业化创造良好的经济效益。在超精密微细切割领域，提出基于自由曲面振镜投影加工原理，设计一种创新的自由曲面激光标刻机原型设备，并研究了典型材料的激光精密切割、刻蚀加工工艺。重大装备零部件的激光熔覆表面强化与修复再制造。针对煤化工、核电站、大型炼油等重大工业项目中的高端球阀、复合模具，该课题采用激光熔覆技术制造高端阀门金属硬密封组件。设计的涂层材料能满足激光处理工艺和球阀使用性能的要求，通过高能激光束辐照合成含有纳米硬颗粒相的高硬度金属陶瓷优质密封涂层，以替代进口球阀密封组件并将其国产化。具有处理的热变形小、熔覆层的厚度可控、涂层与基体金属可实现牢固的原子冶金结合等特点，通过先进的数控加工系统，可对任意曲面工件进行自动熔覆加工，工艺过程自动化较高。该课题已获授权发明专利9件、实用新型专利21件、外观设计专利1件和软件著作权7项；公开实审专利14件，发表学术论文40篇，其中SCI/EI收录26篇，出版著作2部；培养博士生3名，培养硕士生18名。课题所研发的重大装备板类零件激光精密切割系列装备最近三年累计销售104台套，新增产值3亿元，新增利润1亿元，实现出口。