(问题) 航空航天、新能源汽车等高端制造领域,搅拌摩擦焊因固态连接、变形小、效率高,被广泛用于铝合金等轻量化材料的关键构件制造。长期以来,焊接质量控制的关键参数之一是焊缝核心区温度。然而在高速旋转、强振动、高温粉尘等工况下,核心区温度难以实时、稳定获取,部分企业只能依赖压力、位移等间接参数,工艺调整更多凭经验判断。一旦在超长连续焊接中出现缺陷,返工成本高、周期长,甚至可能带来重大经济损失与安全风险。 (原因) 业内人士指出,焊核测温难,难在“位置”和“环境”两端:其一,焊接热源集中于搅拌头与材料的接触界面,温度梯度大,传统外部测温往往只能“测到表面”,与焊核真实温度存在偏差;其二,搅拌头随主轴高速旋转,信号采集与传输易受干扰,传感器耐高温、抗冲击可靠性要求高,工程化难度大。受制于这些因素,具备成熟工程化能力的测温方案长期稀缺,部分高端应用对进口方案存在依赖,成本与维护门槛较高。 (影响) 缺少焊核温度这个“关键证据”,会直接削弱焊接过程的可控性与一致性:一上,不同批次材料、不同工况下的工艺窗口难以快速校准,影响生产节拍与良品率;另一方面,质量追溯链条不完整,给后续检测、评估与责任界定带来不确定性。随着高端装备向轻量化、集成化发展,超长焊缝、复杂结构件的制造比例上升,焊接数据化、可视化的需求更加迫切。 (对策) 围绕这一行业痛点,长沙怡领科技有限公司的年轻团队从企业调研切入,将目标锁定在“把温度测到焊核、把系统做到可用”。团队提出利用搅拌头与异质金属丝在摩擦界面形成热电效应的思路,在焊缝核心区布设原位测温点,实现对瞬时温度的实时捕捉,并配套信号处理、无线传输与数字化管理软件,形成“温度感知—焊头执行—过程记录”的一体化方案。 在工程化环节,团队针对高速旋转工况下的信号稳定、器件耐久与快换维护等问题持续迭代,形成快拆结构设计,可在较短时间完成焊头更换,兼顾生产效率与维护便利。经过多轮试验与优化,团队于2025年完成集成化装备系统中试,并在中南大学、哈尔滨工业大学及多家装备与焊接企业开展验证应用。反馈显示,该系统可在复杂工况下保持较高可靠性,且相较国际同类产品成本降低约40%,有望提升国内企业在有关装备环节的投入产出效率。 同时,公司围绕“测温—焊头—控制算法—装备系统”建立专利布局,申请多项国内专利并提交国际PCT申请,获得创业基金支持并进入地方先进制造成果转化项目储备,体现出从技术突破走向产业化的路径正在加速形成。 (前景) 业内观察认为,搅拌摩擦焊正从“能焊”向“焊得稳、焊得可控、焊得可追溯”升级,过程数据的在线获取将成为智能制造的重要基础。随着国产测温方案实现工程化落地,未来可继续与工艺数据库、在线缺陷识别、闭环控制算法融合,推动焊接由“经验驱动”向“数据驱动”转变,提升关键构件的一致性与可靠性。 从产业层面看,测温能力补齐后,国内搅拌摩擦焊装备厂商在系统集成与应用拓展上将获得更大空间;在航空航天、新能源汽车、轨道交通等领域,核心工艺环节的自主可控水平也有望随之提升。团队表示,下一步将推进产品标准化迭代,拓展与终端制造企业及装备厂商的合作,加快规模化应用。
这项技术的突破展现了科技创新与产业需求的有效对接。解决行业实际难题的自主创新,正是推动中国制造迈向高端的关键力量。年轻团队的实践,为产业升级和技术自主提供了生动范例。