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第二十届北京·埃森焊接与切割展览会
发布时间: 2016-01-05     浏览:0
第二十届北京·埃森焊接与切割展览会 
焊接专利与科技成果展示区展后报告 
 
根据北京·埃森展组委会安排,焊接专利与科技成果展示区部分由中国焊接协会秘书
处组织行业内专家撰写。编撰工作由中国焊接协会副秘书长张华、秘书李爱民、《CHINA 
WELDING》期刊主编何丽君、中国机械工程学会焊接分会秘书黄彩艳负责,并得到陈树
君、李铸国、李云稀、李浩、季伟、宋智均、陈江、耿正、华学明、金鑫、杨光磊等多位
业内专家、企业领导、专业技术人员的积极配合与大力支持。本部分介绍了2012~2015年8
月以来我国焊接专利与科技成果的申请与发布,旨在广大用户了解我国焊接机器人、搅拌
摩擦焊、激光复合焊以及成分无害化焊材、高强钢及耐热钢焊材等焊接技术的增材制造(3D
打印)新进展,以期推动焊接专利成果的应用转化和提升高端制造技术的自主创新水平。 
0 引 言 
焊接专利及科技成果是我国焊接自主创新技术的晴雨表,掌握高端焊接技术核心知识
产权是我国由焊接产业大国向焊接产业强国迈进的关键必要条件。为加快我国焊接产业转
型升级和提高焊接技术自主创新能力,为广大焊接同仁们提供一个展示焊接专利和推广科
技成果的舞台,中国焊接协会、中国机械工程学会焊接分会决定,继续在第二十届北京·埃
森焊接与切割展览会期间,设立展会增值服务项目“焊接专利与科技成果展示区”。 
1 焊接专利与科技成果展示 
由于我国工业生产体系正处于调整转型当中,焊接产业也深受冲击。在此大背景下,
共征集展示焊接专利与科技鉴定成果 61 项,《焊接科技成果汇编》收录 50 项焊接专利成
果。展示区现场照片见图 1、图 2。 
 
图 1 焊接专利与科技成果展示区现场一 图 2 焊接专利与科技成果展示区现场二 
 
1.1 焊接专利 2 
一种用于 X80 级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝:本专利为天津市金
桥焊材集团有限公司所有,是一种X80 级别管线钢焊接的自保护全位置高韧性药芯焊丝。
其优越性为:自保护全位置高韧性药芯焊丝可以半自动焊,具有连续送丝、无需气体保护、
抗风能力较强、生产效率高、综合成本低、焊接质量好、易于焊工操作等优点;具有优良
的工艺操作性能和力学性能,电弧稳定,飞溅小,操作性好,成形美观。该焊丝作为国内
同类产品中唯一中标者成功应用于国家重点工程“西气东输二线”。在“西气东输三线”、
“中缅管道”等工程也得到广泛应用,效果良好。 
一种用于热锻压模具修复的气保护堆焊药芯焊丝:本专利为天津市金桥焊材集团有限
公司所有,是一种用于热锻压模具修复的气保护堆焊药芯焊丝。其优点为:气保护堆焊药
芯焊丝采用 CO2或体积百分比为 80%Ar 和 20%CO2的混合气体作为保护气体,焊接工艺
性好、电弧稳定、飞溅小、易脱渣、焊丝抗裂性好,具有很好的高温硬度和耐热疲劳性能,
可以实现连续焊接,提高生产效率。 
一种薄板高速埋弧焊剂:本专利为天津市金桥焊材集团有限公司所有,是一种薄板高
速埋弧焊剂。高速焊接技术可以提高生产效率,节约劳动成本,增加经济效益。其优越性
为:具有生产效率高、综合成本低、焊接质量好等特点;解决了埋弧焊接薄板的难题,具
有优良的焊接工艺性能和力学性能,焊道成形美观,脱渣非常容易;焊接速度可以达到
120m/h,超过普通埋弧焊的 3 倍。 
一种高碱度带极电渣堆焊焊剂:本专利为天津市金桥焊材集团有限公司所有,是一种
高碱度带极电渣堆焊焊剂,应用在耐高温、耐腐蚀容器内表面堆焊。带极堆焊具有焊接效
率高、对焊接母材稀释率低、生产效率高、综合成本低、焊接质量好等优点。此工艺可在
普通低碳钢或低合金钢上进行堆焊。其优越性为:满足堆焊层金属稀释率小、耐腐蚀及耐
高温性强的要求。采用直流反接恒压电源焊接,脱渣极其容易,焊道平整美观,焊后加工
余量小,有利于保证焊接质量。这些是普通带极电渣堆焊焊剂难以达到的。本发明产品经
过试验认证,完全符合国家标准。 
一种镍铬钼合金钢焊接用镍基电焊条:本专利为四川大西洋焊接材料股份有限公司所
有。本发明研究开发一种镍铬钼合金钢焊接用镍基电焊条,主要用于镍铬钼合金的焊接,
特别是 UNS N06625 类合金与其他钢种以及镍铬钼合金复合钢的焊接和堆焊,也可用于低
温条件下的 Ni9%钢焊接。焊缝金属与 UNS N06625 合金比较,具有抗腐蚀性能,焊缝具
有优良的塑性、韧性和抗裂性能。焊缝金属在室温和高温下具有较高的强度和很强的耐蚀
能力,产品理化性能属于国际领先水平。该焊条焊接时电弧稳定、飞溅小、脱渣好、成形
美观,全位置操作性能好。本发明专利自 2010 年实施成果转化,已批量生产,并在国内
销售。 
一种具有高冲击韧性钢焊接用金属粉型药芯焊丝:本专利为四川大西洋焊接材料股份3 
有限公司所有。本发明研究开发一种高冲击韧性钢焊接用金属粉型药芯焊丝,在对 Q460q 
Q500q钢进行焊接、其焊接熔敷金属在-45℃、-50℃条件下依然具有与母材相匹配的高抗
拉强度和低温冲击性能,其抗拉强度≥550MPa,-45℃冲击功Akv≥80J;焊接工艺性能优
良,电弧稳定,飞溅较小,几乎无渣,可以实现不敲渣连续焊接,焊缝成形较好,熔敷效
率高,熔敷速度比实心焊丝提高近40%。低电流焊接时,电弧稳定,采用短路过渡,可焊
接薄板和实现立向下焊接。该金属粉型药芯焊丝既有渣量少,又兼备高熔敷速度、低飞溅
性等优点;尤其适用于低温工作条件下具有高冲击韧性的海洋工程和大型结构钢件。 
一种碱性渣系的焊缝金属控 Cr 且具有抗 FAC 能力的低合金钢焊条:本专利为上海
电力修造总厂有限公司所有。WB36CN1 钢是核电管道国产化第一号钢材,已纳入
GB24512.2-2009 核电站用无缝钢管标准(牌号为 HD15Ni1MnMoNbCu),是在 WB36钢的
基础上加以控“Cr”而形成的新型钢种。控“Cr”的目的是为了提高钢材抗水流冲蚀能力,
即抗“FAC”的能力。根据 WB36CN1材料的组织和性能特点,按照国家标准要求,设计
研发了国产化配套焊条。该焊条是超低氢高韧性的低合金高强钢焊条。其焊接工艺性能优
良,焊接过程中电弧稳定,基本无飞溅,脱渣性良好,熔池清晰,焊缝成形美观,焊条操
作性能良好。该焊条熔敷金属化学成分和力学性能满足 WB36CN1 钢管工程使用要求,获
得合格的焊接接头。WB36CN1 具有一定的冷裂纹敏感性和再热裂纹敏感性。该焊条研制
中采用了直Y坡口抗冷裂试验和再热裂纹试验,即使在不预热条件下,焊缝也未出现冷裂
纹,具有良好的焊接性。在再热条件下,也未发现再热裂纹。本项目的研究成果对于工程
上配套 WB36CN1 钢的焊接和焊后热处理具有重要价值,为推进我国核电国产化进程做出
重要贡献。 
一种高强钢或超高强钢激光-电弧复合热源焊接方法:本专利为机械科学研究院哈尔
滨焊接研究所所有。为了解决因高强钢焊前预热带来的一系列技术问题,本发明提出一种
无需预热或者采用低预热的高强或超高强钢激光——电弧复合热源焊接方法。本发明从改
善高强钢焊接接头的组织、应力、扩散氢等三大要素为出发点,根据高强钢母材的化学成
分、碳当量、工件应力拘束水平等特点,通过低强匹配焊材以改善组织、合理设置关键焊
接参数以细化晶粒、坡口设计及熔深控制以改善焊缝截面的应力状态、合理选择与激光复
合的电弧以优化 t8/3时间等一系列措施,改善高强钢或超高强钢焊接冷裂纹的敏感性,实
现在较低预热温度甚至无预热条件下高强钢或超高强钢的高效、优质、可靠焊接(图3、
图 4)。专利技术成果已在工程机械、煤炭机械、轨道交通、石化等领域获得应用,累计
实现销售收入 9800 多万元。 4 
 
图 3 大型全地面汽车起重机高强钢伸臂激光电弧复合热源焊接装备 
图 4 大型全地面汽车起重机高强钢伸臂激光电弧复合热源焊接现场 
 
O 型环气体保护接触对焊装置及方法:本专利为北京工业大学机械工程与应用电子学
院所有。金属 O型密封环是将薄壁的不锈钢管、铝合金管或高温合金管弯成圆形,再将接
口焊接、打磨而形成的一种特殊密封件。适用于其他密封件难以达到的高温(最高达
800℃)、深冷(最低达-270℃)、高压(最高达 1400kgf/cm2
)、高真空(最高达10-9mmHg)
等工况的静密封。该方法通过电阻热加热工件至塑性变形阶段,依靠顶锻加压使工件接头
位置熔合变形。焊接夹具通过旋转调整螺钉和测微头,为无错边安装工件提供了可能。采
用钢丝绳连接手柄拉销绕过定滑轮悬挂砝码,以重力作为顶锻压力的施加方式。利用激光
传感器反馈工件伸出电极长度作为焊接挤压量的控制方法。该工艺适用于管径在 2~5mm
的不锈钢空心 O型环、实心O 型环、铝合金空心O型环及实心 O型环的焊接。焊接质量
优于弧焊,工艺稳定,大大提高了产品的合格率(图 5、图6)。该技术可完美实现特殊条
件下的静密封,广泛用于石油、化工、冶金、航空、航天等行业;不仅可用于小直径 O型
环,且可用于大直径 O型环的密封,提升了相关行业的经济效益。该项技术已获得两项国
家发明专利。 
 
图 5 非均匀散热 O型环焊接系统 图 6 O型环焊接原理示意图 
 5 
一种数控切割机割枪防碰撞装置:本专利为山东艾西特数控机械有限公司所有。其中
的割枪夹能有效固定割枪。割枪夹为锥形,放入锥形孔内,且可根据割枪不同的直径,调
整割枪夹伸入锥形内孔的深度,便于安装不同直径的割枪。固定套亦为锥形,当发生碰撞
后,可在割枪固定孔轴线摆动,避免割枪损坏。固定套通过螺钉固定在支架上,螺钉和支
架间有平衡弹簧,割枪被碰撞后,在平衡弹簧的压力下,可以使固定套复位,以保证切割
精度。调节弹簧压力也可以选择适合的防碰撞力。固定套和支架间设置有检测开关,当割
枪被碰撞时,检测开关给上一级控制装置传输信号,控制运行机构停止工作,保护割枪。
防护罩保护割枪和固定套等。此结构能有效保护割枪,平衡性好,可靠性高,保证切割精
度,提高工作效率(图7)。 
 

 
一种数控切割机驱动导向机构:本专利为山东艾西特数控机械有限公司所有,由电机
带动齿轮转动,实现齿轮齿条啮合运动。其结构为固定驱动机构的托板通过连接轴与连接
板连接,托板可沿连接轴转动。连接轴与连接板间设置有圆锥滚子轴承,可以承受较大的
径向载荷和轴向载荷。连接轴的上部设置有防尘盖板。连接板设有防止托板抖动的限位板,
限位板上固定用于夹紧托板的调整凸轮,避免高速运行时出现颤抖。托板通过调节螺杆与
连接板固定。预紧调节螺杆上安置弹簧,运行过程中,当遇到齿条不平时,在弹簧作用下,
齿轮、齿条可有效啮合,防止卡死。该驱动导向机构消除支架卡死和震颤,保证切割的精
度和质量;自动调整齿轮、齿条的啮合松紧度,提升其使用寿命;且结构轻巧,便于安装
(图 8)。 6 
 
图8 驱动导向机构结构图 
 
数字非接触式焊机控制方法及控制装置和控制系统:本专利为深圳市瑞凌实业股份有
限公司所有。数字非接触式焊机控制主要原理是,通过霍尔传感器将焊接过程中的位移信
号转换成电压信号,再通过单片机 P89LPC938 的内部 AD 转换成数字信号,经计算处理
后,输出一定的脉冲宽度,以此控制输出电流的大小。数字非接触式焊机控制由控制装置
和控制系统构成。控制装置如图9 所示:由上盖1、机身本体 2、控制板 3、磁铁座4、磁
铁 5、霍尔 6、地脚 7、转轴 8、弹簧 9、防滑垫 10、霍尔支架 11 等组成。操作时下压上
盖绕转轴做圆周运动,带动霍尔传感器支架运动,使霍尔传感器在磁场中的位置发生改变,
磁场强度亦随之改变。磁场强度变化与磁铁移动位移成比例。根据磁场强度与霍尔传感器
输出电压信号的线性关系,将位移信号转换成电压信号,再通过控制系统输出电流。本技
术采用非接触式信号采集,通过单片机控制,提高了控制精度,将参数调整从数字非接触
式控制装置上分开,密封控制器增强恶劣环境下的抗干扰能力。 

 
双丝动态三电弧焊接方法:本专利为深圳市瑞凌实业股份有限公司所有。Tri-Arc 双
丝电弧焊的工作原理如图10 所示。该系统有两根相互绝缘的焊丝W1和 W2。两焊丝与焊
接工件之间建立了 A1、A2、Am 三个电弧。电弧 A1、A2 对焊接工件加热与熔化。关键7 
技术是第三电弧 Am,在两根焊丝之间建立了一个独立于焊接工件的电流通道,用于焊丝
熔化的电流与焊接工件熔化的电流分别调整,可以实现在提高焊丝熔敷率的同时保证低的
工件热输入,是高强结构钢、不锈钢等焊接热输入敏感材料的理想焊接方法,在低焊接热
输入条件下保证高焊接效率。在保证送丝速度恒定的条件下,可以通过提高Am电弧电流
降低流入焊接工件的电流,是堆焊、电弧钎焊等的理想选择。 

搅拌摩擦焊接头未焊透及根部弱连接消除方法:本专利为上海航天设备制造总厂所
有,涉及搅拌摩擦焊接,公开了一种搅拌摩擦焊接头未焊透及根部弱连接的消除方法,包
括步骤:①制作垫片。垫片的材料及热处理状态与待焊工件一致;②装配垫片。将垫片安
装在待焊工件与背部刚性垫板中间;③焊前准备。搅拌工具与主轴中心的夹角为 0°~3°;
④正式焊接;⑤焊接结束。去除垫片,打磨焊缝背面与基体齐平。本发明可消除搅拌焊接
中常出现的未焊透、根部弱连接缺陷,取得提高焊接质量、加强焊接过程稳定性等有益效
果。本发明适用于空间任意形状对接型搅拌摩擦焊接。 
1.2 科技成果 
变极性等离子弧穿孔立焊的关键技术研究与应用:本成果为北京工业大学机械工程与
应用电子学院所有。变极性等离子弧(VPPA)穿孔立焊技术综合了“变极性焊接”、“等
离子弧焊接”和“穿孔焊接”的优点,同时为解决液相铝合金粘性小,熔池不易保持的问
题,采用垂直立向上施焊方式,用先凝固的焊缝“托住”熔池。等离子射流直接穿透被焊
工件,形成一个贯穿工件厚度方向的小孔。随着小孔的垂直向上移动,熔融金属沿孔壁向
下流淌形成焊缝。中等厚度的铝合金在不开坡口、不需背面强制成形保护条件下,可以实
现单面一次焊双面良好成形。铝合金 VPPA穿孔立焊工艺使熔融金属向下流淌过程扩大了
熔池液相金属表面积,大幅增加了气泡的溢出机会,焊缝气孔率极低,被誉为“无缺陷焊
接工艺”。“载人航天与探月工程”对大型密封舱的制造技术提出了更高要求。变极性等离
子弧(VPPA)焊接工艺及装备的研究满足新一代高可靠、长寿命大型密封舱制造的需求。
本技术荣获北京市科学技术奖一等奖,中国机械工业科学技术奖二等奖,获得授权国家发8 
明专利 14 项,实用新型专利 19 项。 
高强钢三明治板激光焊接制造:本成果为上海交通大学所有。高强钢三明治板具有比
刚度大、比强度高、吸能抗冲击等显著优势,在解决结构轻量化的同时,提高了结构的安
全性。在国家自然科学基金重点项目(项目编号No.51035004))资助下,开展了高强钢三
明治板激光焊接制造研究,建立新方法与新技术(图 11)。测试表明:高强钢三明治板
(BS960, L1200H60t5s100)同重量条件下,其刚度比实心板提高约 50 倍;并在甲板、
隔舱、上层建筑、登陆桥等舰船结构中具有广阔的应用前景,可极大降低舰船重量,节约
舰船空间。研究成果发表论文 42篇,申请专利11 项。教育部组织专家鉴定认为,该项目
研究成果达到国际先进水平。 
 
图 11 高强钢三明治板激光制造过程及力学试验 
 
机器人集成及系统装备研发:本成果为上海交通大学所有。通过对成套焊接技术装备
的系统集成与二次开发,采用模块化设计,实现机械、电气到控制软件的自主创新和工程
化应用。图 12 和图 13 分别显示了汽车零部件机器人柔性化点焊/弧焊生产线和汽车车身
轻量化高效焊接工艺系统集成(FDS,SPR)。同时,研发的绝缘箱机器人自动填充生产线
采用组合式物流控制,包括负压管道输送、分流配方管理、全封闭式填充和自动清粉等多
项新技术,生产效率高,维修方便,无污染,如图14 所示。生产线已通过法国 GTT认证,
并正式投入生产。 9 
 
图 12 汽车零部件机器人柔性化点焊/弧焊生产线系统集成 
 
图 13 汽车车身轻量化高效焊接工艺系统集成(FDS,SPR) 
 
图 14 LNG绝缘箱机器人生产线系统集成 
 
重型船艉桨舵液压工作车安装平台系统:本成果为上海交通大学所有,为满足国内船
舶工业的制造吨位更大、生产周期更短、操作规范更安全的需求,提高了中国船舶制造技
术在国际上的竞争力,改变了国内船舶制造中桨舵安装设备长期依赖进口的现状。图 15
展示了所研发的重型船艉桨舵液压工作车安装平台系统。该平台系统已在沪东中华造船集
团有限公司、浙江金海重工股份有限公司、大连船舶重工、青岛北海船舶重工、浙江欧华
造船有限公司和山海关造船重工有限责任公司等多家大型船舶制造企业得到成功应用,完
成了 10 余套平台系统的设计制造。该平台的使用,大大缩短船舶桨/舵的安装周期,真正
体现了船舶桨/舵安装的高效性和安全性。 10 
 
图 15 重型船艉桨舵液压工作车安装平台系统 
 
汽车白车身激光焊接生产线:本成果为武汉法利莱切焊系统工程有限公司所有,采用
光纤激光器配以相应的导光系统、机器人、工装夹具、车身输送线、控制系统等进行激光
焊接技术开发,对轿车大型车身件(顶盖与侧围)激光焊接,研究实用化的激光焊接关键
技术、工艺、质量检验与控制措施,并将各加工制造系统有机集成,实现在线生产,满足
生产要求。通过焊装夹具、顶盖夹具、龙门架及地板夹具的设计,焊接工位通过浮动工装
再次定位顶盖 Z向形面,保证顶盖与车身焊缝位置和间隙。同时,降低焊接应力减少焊后
变形,利用车身自身重量牢牢支撑在地板夹具上,保证 Z轴定位准确。再用一个圆柱销和
一个棱形销两点定位,保证 X、Y 轴的方向精度,以便于焊接线路的准确性。位于车尾处
的龙门架则用于放置送丝机、焊丝预热系统及其冷却系统。两侧的龙门架内侧设计了四个
定位压块,用于工装夹具定位,使夹具放置在车身上稳定定位。激光焊接可以实现两块钢
板之间的冶金结合,减少搭接宽度,压缩车身结构件本身体积,减少车身重量,把传统点
焊变成连续焊接,提升车身强度 30%,降低热变形,极大提高车身结合精度。 
大尺寸钣金件高功率激光高效高质复杂廓形切割技术与系列装备:本成果为大族激光
科技产业集团股份有限公司所有,采用双驱高速高精度同步运行和 Z轴配重滑枕技术,解
决了大尺寸三维钣金件高速切割加工难题。实现了双驱动高速高精度同步稳定运行和智能
连线控制,配套料库和上下料装置,结合生成管理软件,提高了自动化程度和生产效率。
研制了高速大行程回转夹头、组合匹配自动上下料装置、管材辅助支撑装置和切管软件,
解决了异型管复杂截面的柔性切割难题,提高了切割质量和效率。研制的高架龙门式大幅
面高精度三维五轴联动光纤切割床、多机联动自动化光纤激光切割生产线、自动化光纤激
光切管机和高速高功率光纤激光切割机,初步建立了二维和三维切割工艺数据库,解决了
复杂廓形厚板高质量切割及薄板切割技术难题。 
大尺寸钣金件高功率激光切割、焊接基础部件:本成果为大族激光科技产业集团股份
有限公司所有,采用水、气、光密封无限旋转技术,抗电磁干扰的多路电信号无限旋转技11 
术,解决了高速高精度无限旋转技术难题。研发了高功率激光焊接等离子体和金属蒸气强
光干扰技术,解决了高功率激光焊接在线视觉监测和高速焊缝跟踪遇到的强光干扰问题,
满足了高功率激光焊接稳定性要求。通过高通光、高效热管理、高均匀稳定气流分布、高
密封性技术,解决高功率激光加工头稳定性难题,成功开发了高功率激光加工头。研制的
首台高功率高精度三维五轴联动激光加工头,首套高功率焊接在线集成视觉监测,实时焊
缝跟踪修正系统,并形成以三维五轴联动激光切割机床和激光焊接系统组成的激光切割焊
接设备。实现了产业化应用,打破了国外长期垄断,为实现激光加工成套设备的全国产化
奠定了基础。 
数控钻铣、等离子坡口切割复合机:本成果为江苏博大数控成套设备有限公司所有。
BODA数控钻铣等离子坡口切割复合机如图16 所示,加工样件如图 17 所示。该设备广泛
应用于电力、桥梁、汽车等行业中厚板带孔零件的加工,设备集冷、热加工为一体,可根
据需要选配部件实现多重功能:钻孔、攻丝、划线、等离子/火焰切割、轮廓切割、坡口
切割等。一次装夹即可完成钻孔、铣面、切割等多道工序,实现跨平台多功能集成,减少
辅助工序时间,降低劳动强度,提高产品精度和生产效率。该设备为有带孔零件加工的企
业需要定制,实现多工序一体化,将切割工艺与生产流程中的其他工序有机结合,提高生
产效率,减少生产工序,有效降低人工成本。尤其是将数控钻铣加工、等离子坡口切割的
集成,填补国内市场空白。 
 
图 16 数控钻铣等离子坡口切割机 图 17 采用钻切复合机加工的样件 
 
复合式数控相贯线切管机:本成果为江苏博大数控成套设备有限公司所有。BODA复
合式数控相贯线切管机如图18所示,一些典型的应用对象如图19所示。BODA复合式数
控相贯线切割机是新型数控管相贯线切管机,主要用于圆管、方管、矩形管、异型管的切
割加工。通过数控系统控制,可在管上切割任意形状的曲线。配备火焰、等离子可以方便
切割碳钢管、不锈管及铝管。该设备创新采用双卡盘结构,搭载在固定机架上异步夹紧、
同步驱动;数控系统七轴联动,带有外部遥控工作站;功能强大,操作方便;切割程序采
用3D软件建模,整机界面友好,功能齐备,所见即所得。 12 
 
图18 复合式数控相贯线切管机 图 19 典型应用对象 
 
FastCAM 切割工艺库套料软件:该软件为发思特软件(上海)有限公司所有,是集成
主要等离子电源厂家和火焰割嘴厂家的切割工艺数据库数据,实现数控火焰和等离子切割
工艺参数的数据库查询、自动显示、自动调用、生成精细小孔切割指令,以及用户可自行
维护升级的套料软件。目前支持凯博等离子、海宝等离子精细小孔的数控编程,凯尔贝、
维克多、伊萨等品牌等离子切割参数的查询、调用。通过建立各种型号火焰割嘴的切割工
艺参数数据库,指导和帮助切割机操作工根据使用的火焰切割机和配套的割嘴牌号,自动
显示和调用火焰割嘴的切割数据,根据切割材质和厚度,自动查询相应的切割速度、割缝
大小、切割气体气压等工艺参数。通过建立常用等离子的切割工艺参数数据库,操作工可
根据使用的等离子电源型号,根据切割材质和厚度,自动显示等离子割嘴电极等切割易损
件数据,自动查询和显示切割电流、切割速度、割缝大小、切割气体气压,以及调高等切
割工艺参数。已建立了海宝、凯博、维克多、凯尔贝和伊萨等离子电源切割工艺库。 
FastCAM MultiBOT多功能切割机器人:该软件为发思特软件(上海)有限公司所有。
在展会上,FastCAM公司与上海兆展公司联合展示了FastCAM公司开发的多功能切割机器
人系统,在原有龙门切割机床基础上,实现多种形状材料的三维坡口切割。包括平板坡口
切割、管子相贯线坡口切割、各种型钢切割和球扁钢切割。FastCAM多功能切割机械人系
统采用3D切割机械臂装置,高精度激光扫描识别,高质量德国PA控制器,全新数字伺服
总线结构。 
2 2012年以来焊接行业重点发展的专利技术情况 
十二五规划以来,随着我国人口红利的消失,焊接产业告别了高歌猛进式的发展,进
入产业结构调整、企业转型升级的新常态。产业结构由高效、绿色、节能向自主创新、智
能化、高端制造和“互联网+”方向发展。在此背景下,焊接行业必须开创新的服务模式,
提高核心技术的自主创新水平,满足当前焊接产业的发展需要。 
2012 年以来,我国焊接行业专利数量迅猛增长,反映了我国焊接产业自主创新技术
有长足进步,一批核心技术获得突破,特别是在焊接机器人、搅拌摩擦焊、激光复合焊、
3D 打印技术、成分无害化焊材、高强钢和耐热钢焊材等重点发展的专利技术取得可喜成
果,提高了我国焊接产业的总体技术水平。 13 
从表 1 可以看出,复合焊接技术、3D打印技术、搅拌摩擦焊、焊接机器人从 2013年
起申请发布的专利数量有较大提高。这从2013~2015年展会的国产激光复合焊设备、搅拌
摩擦焊专机和专用焊接机器人等新型焊接设备的不断涌现亦得到印证。 
表 1 国家知识产权局专利局 2012~2015 年 8 月申请公布的 
焊接行业重点发展专利技术数量汇总表 
申请年份 
类 别 2012 年 2013年 2014 年 2015 年 1~8 月
专利类型 发明 实用 外观 发明 实用 外观 发明 实用 外观 发明 实用 外观
合计
复合焊接 40 13 55 21 26 7 14 1 177
激光填丝焊 5 2 1 2 10 
磁脉冲焊接 1 1 1 3 
3D打印 4 2 1 303 211 25 513 519 73 246 191 25 2113
搅拌摩擦焊 78 22 1 68 28 3 50 37 17 3 307
切割机器人 2 1 4 2 4 4 1 3 21 
焊接机器人 43 30 1 60 49 5 64 34 4 14 21 325
无铅钎料 33 1 21 3 3 61 
无镉钎料 2 3 10 15 
高强钢焊材 6 3 2 3 14 
耐热钢焊材 8 8 3 1 20 
合 计 222 70 3 527 311 33 676 602 77 301 219 25 3066
 
2012~2015年 8 月,我国申请发布的 3D打印技术专利总计 2113 项。从表1看出,2012
年专利数仅为7 件,但 2013~2015年 8 月,分别为 539 件、1105件、462件,呈现爆炸性
增长态势。复合焊接技术、搅拌摩擦焊、焊接机器人2012~2015年 8 月的专利申请发布数
为 177 件、307 件和325 件,呈现稳步增长态势。 
由表 1 衍生的图 20 可以看出,3D打印技术的专利数占2012~2015年 8 月焊接行业重
点发展专利技术的申请发布总量(3066 件)的68.92%,共计 2113 件。因为:我国 3D打
印技术的起步较早,自 20 世纪 90 年代初,在国家科技部等多部门持续支持下,西安交
通大学、华中科技大学、清华大学、北京隆源公司等在3D打印技术的前身典型成形设备、
软件、材料等方面的研究和产业化获得了重大进展。随后,国内许多高校和研究机构也开
展了相关研究,到2000 年初步实现了设备产业化,并接近国外水平,改变了该类设备早14 
期依赖进口的局面。在国家和地方的支持下,全国建立了 20 多个服务中心。 
 
图 20 2012~2015年 8 月国家专利局申请公布的 
焊接行业重点发展专利技术数量分布比例图 
 
2012 年始,3D 打印技术(增材制造技术)在我国快速发展,低成本 3D 打印设备趋
于社会化。基于 3D 打印的各种生物材料及生物学结构的制造技术等领域发挥引领作用。
特别是我国金属零件直接制造技术的研究与应用已达到世界领先水平。在此大背景下,3D
打印技术在航空航天、汽车、军工、模具、电子电器、造船、医疗等行业得到广泛应用。
专利数量的申请公布数呈爆炸式增长,推动了我国高端制造技术的发展。 
从图 20 中也看出,2012~2015 年 8 月复合焊接、搅拌摩擦焊、焊接机器人申请发布
的专利数分别是:177 件占 5.77%,307件占10.01%,325 件占 10.60%。因为,十二五期
间,我国工业体系在航空航天、汽车、军工、造船、机械制造等行业的转型升级对上述三
项焊接技术的迫切需要,并在国家有关政策、资金的大力支持下,相关产业得到广泛应用,
专利技术的申请发布数有大幅度提高。 
以机器人行业为例:据国际机器人联合会(IFR)统计数据显示,2014年在中国市场
上共销售工业机器人 5.5 万台。工业机器人已广泛服务于国民经济 25 个行业大类、52 个
行业中类,涉及诸多制造业领域。我国工业机器人需求年增长超过25%。 15 
2014 年,在中国市场销售的5.5万台机器人,国产机器人为 1.6万台,占比29%。从
应用领域看,搬运上下料机器人销量占总销量的 45%,位居第一;焊接机器人销量占比
26%,位居第二。可以看到,国产机器人市场份额较以往有长足进步。 
相对于国内焊接机器人行业,德国库卡、日本发那科和安川、瑞士 ABB 四大机器人
企业都已全面进入中国市场,意大利、美国、韩国的机器人及配套企业也已经布局中国市
场。同时,经过十二五期间的发展,中国焊接机器人也出现不少自主品牌,一批批自主产
品不断问世,不仅填补了我国在机器人研发上的空白,更打破了进口产品一家独大的不利
局面。其中,沈阳新松、广州数控、长沙长泰、昆山华恒、北京机械自动化所等 10 多家
企业具备一定生产规模和自主研发能力。从焊接机器人专利技术的申请发布情况上看,我
国的焊接机器人在自动化、智能化软硬件方面与国外技术相比还有不小差距。其中,传感
器及元器件、谐波减速器、伺服电机、信息处理技术等核心科技专利水平不高。 
同时,从图 20 中也可看出,2012~2015 年 8 月期间,激光填丝焊、磁脉冲焊接、切
割机器人、无铅钎料、无镉钎料、高强钢焊材、耐热钢焊材专利的申请发布数分别只有:
10 件占 0.33%,3 件占0.10%,21件占 0.68%,61 件占 2%,15 件占0.49%,14件占0.46%,
20 件占 0.65%。虽然以上技术类别在我国国民经济和工业体系建设中有较大技术需求,但
我国在金属、材料、冶金、高能物理学等基础研究领域的核心技术储备不足,造成上述焊
接技术专利申请发布数量不多。 
在专利类型的构成上,从表 1 也可以看出:2012 年发明专利 222 件,新型实用专利
70 件,外观设计专利 3 件;2013 年发明专利 527 件,新型实用专利 311 件,外观设计专
利 33 件;2014 年发明专利 676 件,新型实用专利 602 件,外观设计专利 77 件;2015 年
1~8 月发明专利 301 件,新型实用专利 219 件,外观设计专利 25 件。这说明,以上焊接
行业重点发展的专利技术构成是以发明专利为主,新型实用和外观设计为辅的结构类型。
表明以上专利类别的自主创新比例较高,为我国高端制造业提高核心技术的自主创新水平
做出重要贡献。 
3 结束语 
李克强总理政府工作报告着重指出“要培育和催生经济社会发展新动力,打造大众创
业、万众创新和增加公共产品、公共服务的双引擎”。 
我国拥有世界规模最大的焊接产业体系,拥有大批刻苦勤奋而富有创造力的焊接科技
人员,同时也蕴藏着蓬勃发展的原创能量。中国焊接协会和中国机械工程学会焊接分会将
继续秉承“努力为行业搭建高效焊接专利及成果推广平台,实现焊接产业科技成果自主化”
的宗旨。做好焊接科技成果的推广普及工作,为焊接行业提供更好服务。 

共分: 1

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