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相贯曲线自动切割/焊接一体化数控装备技术
本技术来源于国家 863 主题课题“相贯曲线自动焊接数控装备技术与应用示 范”（编号：2012AA041307）。 相贯曲线的焊接问题在核电装备、电站锅炉、造船、压力容器、油气输送、 供水供暖等行业广泛存在。常见的管-管相贯曲线有垂直正交、斜交、偏心交等 多种相关形式，此外，还存在非管-管相贯形式，如：球-管相贯、弧形管-直管 相贯、椭球-管相贯、锥-管相贯等。常见相贯曲线的自动切割装备技术已经得 到突破并推广应用，但相贯曲线自动焊接装备关键技术仍有待突破，目前国内 外仍广泛采用手工焊接方式，焊接质量和效率远不能满足要求。大型、关键核 心部件，采用手工焊接，不但工作量大，而且对焊工的技能、体能及责任心均 有很高的要求，焊接难度很大，焊接质量很难保证。研究基于数控技术的空间 相贯曲线自动焊接装备技术是解决重点行业关键核心部件高质高效焊接迫切需 求的有效途径。 针对相贯曲线自动焊接/切割技术的应用需求，开发了相贯曲线自动切割/焊 接一体化数控装备技术，研发了 6 轴联动样机，进行了切割/焊接实验并进行了 应用示范，证明了课题技术的先进性和装备设计的合理性，具有广阔的应用前 景。该装备技术属国内外首创，已申请发明专利 5 项，软件著作权 2 项。
山东大学
2021-04-13
“一扩成井”快速钻井法凿井关键技术及装备研究
“一扩成井”新工艺，减少了扩孔次数， 实现了井筒施工“打井不下井” 。提高了 钻井速度;创造性研发出T型自扩孔式钻头 结构，解决了钻头和中心管结构在大推拉 力和大扭矩作用下的可靠性与稳定性等难 题;首创了离心铸造“双金属”楔齿滚刀刀 壳结构，研制出新型刀具使其平均使用寿 命提高了30%以上。
安徽建筑大学
2021-01-12
大型水动力装备在位机器人加工关键技术及其应用
重大装备是制造强国战略的重点，水轮机、舰船推进器等大型水动力装备是重中之重。随着对单机容量和能量转换效率需求持续增长，大型水动力装备重量尺寸大、加工空间受限、精度一致性要求高等特征的出现，给加工方式带来了新的要求与挑战。“数控加工”存在结构与位置形式固定、加工覆盖区域有限、可达性低等问题；“人工加工”虽具备灵活性，但存在劳动强度大、工作环境恶劣、加工精度一致性差等问题。
机器人在位加工具有大行程、高柔性和快响应等优点，可有效解决现有大型水动力装备“数控加工”和“人工加工”存在的受限空间复杂曲面加工区域小、柔性差、响应慢和精度一致性差等问题。但亟待突破受限空间加工轨迹规划、多阶模态加工过程控制、敏捷加工可重构装备等关键难题，以实现大型水动力装备在位高精高效敏捷加工。
本成果从受限空间高精加工轨迹规划、多阶模态高效加工过程控制、人机协同敏捷加工工艺装备三个方面开展研究，提出了机器人“加工刚度-力致误差”评价指标，发明了基于排斥势场的轨迹规划方法，研发了机器人加工多约束规划、视觉跟踪测量与误差在线补偿等软硬件模块，提出了“颤振稳定性-切触面积”高效加工优化新方法，研发了加工余量、切削负载自适应调控系统，提出了“操作经验知识迁移-知识驱动可制造性分析”工艺规划新技术，发明了国际首台（套）大型水动力装备在位机器人加工可重构装备，研发了大型水动力装备机器人化全流程加工产线，实现多种水轮机转轮和推进器叶片加工效率提升30%以上，水轮机局部加工精度最高可达±0.1mm。
图1 机器人加工软件
图2 大型水轮机转轮的机器人在位修复加工系统
图3 大型舰船用螺旋桨机器人在位加工系统
华中科技大学
2023-04-19
厚板超窄间隙旋转电弧焊接技术及成套装备
厚板焊接作为我国核电、船舶、石化等领域重大装备的关键制造技术，对低热输入、高效率、高质量的新型焊接方法升级需求极其迫切。窄间隙焊接技术因采用窄且深的坡口，在厚板焊接时具有效率高、填充量少、热输入小、变形小等优势，在提高焊接效率和焊接质量等方面具有重要应用前景。目前，该类技术在国外核电、船舶等行业广泛应用，技术较为成熟。而我国窄间隙焊接技术研究起步较晚，在大厚板核心焊接设备、工艺及材料均受制于人，尤其针对我国国防重点企业，存在“卡脖子”风险。高端焊接装备依赖于进口，价格高昂。国外主要生产厂家包括法国宝利苏迪、日本日立公司、美国电弧机器等，国内生产厂家华恒、唐山开元等依赖于国外企业的专利授权。
国际和国内现有技术一般采用钨极摆动、陶瓷片约束、横向交变磁场等控制电弧周期性地在两侧壁之间燃烧，存在装置复杂、母材被磁化或间隙较大等缺点。为解决窄间隙焊接侧壁熔合的难题，课题组另辟蹊径，创新性地提出了一种具有完全自主知识产权的“厚板超窄间隙旋转电弧焊接技术及成套装备”新技术。该技术突破了现有窄间隙钨极氩弧焊接（NG-GTAW，narrow-gap gas tungsten arc welding）工艺的局限性，已实现壁厚50 mm超窄间隙焊接，能够更为可靠、简便地解决侧壁未熔合缺陷问题。相对于国内外的现有技术，该技术形成的旋转电弧能够有效改善电弧热量及压力的均匀性，在保证熔敷金属质量均匀的同时避免熔深过大，具备高质量、高效率的突出优势，达到国际先进水平，已在国防、核电、QT等工业领域推广应用。同时，研究团队自主设计研发了面向核电、石化、船舶等装备的大厚板非轴对称旋转钨极超窄间隙GTAW成套装备（图1），可实现板厚超过150 mm、窄间隙5 mm——9 mm的厚壁材料高质量自动化焊接。
图1 大厚板非轴对称旋转钨极超窄间隙GTAW成套装备
该设备特别适用于厚壁不锈钢焊接、钛合金、980高强钢、9Ni钢等特种材料，在核电、军工、石化等领域具有广泛的应用前景。目前处于国际先进水平的宝利苏迪公司生产的单套设备售价高达380万元，国产设备售价也达到150——200万元水平。而自主设计研发的设备单套成本仅约30万元，能够产生巨大的经济效益。
山东大学
2025-02-08
浸没相转化法制备PVDF中空纤维超/微膜技术及装备
本项目通过合理的膜液配方与纺丝工艺设计，制备出完整无缺陷的非对称性PVDF中空纤维膜，这种膜结构没有大孔生长，因此表现出高度的完整性、微观结构的圴匀性、具有高开孔率的膜表面分离层、可靠的机械性能和较强的化学稳定性。得到的中空纤维膜具有完整非对称多孔结构，膜孔从皮层到支撑层逐步增大，而且呈互穿的胞腔状或网络状。膜通量提高了30～50%，且具有耐污染和易清洗的突出优势；由于彻底消除了支撑层中的大孔，膜丝的拉伸强度从2.5 MPa提高到4.5MPa。
南京工业大学
2021-01-12
高湿污泥移动床高温裂解制富氢燃气技术及装备
针对高含水污泥（特别是危废）预处理成本高、二次污染严重等难题，开发了高湿污泥移动床高温裂解制富氢燃气技术和装备。采用生物质微米云燃烧提供外热源，对高湿污泥进行一体化裂解气化，巧妙利用高湿污泥的水分作为气化剂和氢源，并使得重金属玻璃化固溶于固体残渣中，减少二次污染。建成了示范，处理量为200~300kg/h，性能达到国内先进水平。
技术指标
污泥处置所得燃气中H2含量可达55%，热值在10 MJ/Nm3左右，投资回报2年。
南京工业大学
2021-01-12
粮食收储加工过程中真菌毒素在线消减技术及装备
本成果以最易受真菌毒素侵袭的大宗粮食品种为原料，以粮食在收储加工等过程为时机，研发以在线方式消减真菌毒素的系统技术体系和工业应用的成套工程装备，实现粮食资源利用最大化，服务于国家粮食安全。
成果的技术指标、创新性与先进性
真菌毒素污染粮食刷光结果表明，超标 3 倍以内的试验原料的真菌毒素消减了 70%~80%；超标 3~5 倍以内的试验原料的真菌毒素消减了 80%以上。臭氧脱毒结果表明，120 min 内超标 3 倍以内的试验原料的真菌毒素消减了75%以上。
江南大学
2021-04-13
稻米糊粉（白糠）高值化利用关键技术及装备集成
稻米糊粉是大米加工过程中的重要副产物，主要包含稻米糊粉层和亚稻米糊粉层，营养价值十分丰富，含有大量的蛋白质、膳食纤维、维生素和矿物质，其营养素含量是精白米的数倍到几十倍不等，是十分优良的食品原料及配料。稳定化加工后价格 0.6-1 万元/吨，开发成产品则利润更高，具有十分可观的经济效益。 但稻米糊粉层中的脂肪酶和过氧化物酶在碾米过程中极易激活，产生脂肪酸败现象，这是限制其商业化应用的主要因素。绝大多数富含糊粉层的米糠未被有效分离，与米糠一起以 0.2 万元/吨左右的低价出售用作饲料，未充分发挥其附加值，是一种巨大的资源浪费。
本项目针对传统稳定化方法处理稻米糊粉层得到产品货架期短、食味品质差、成本高等缺点，通过差异化分级、梯度瞬时灭酶等关键技术的研发，成功解决了稻米糊粉的稳定化问题，并成功挖掘其高值化商业卖点，将其作为功能性配料开发了代餐食品、固体饮料、烘焙以及面制品等系列产品。该项目的研究成果对于提高稻米附加值，促进大米加工企业创利增收，延伸稻米产业链具有重要意义。
江南大学
2021-04-11
针织成形鞋材生产装备关键技术及产业化
本项目主要研究针织成形鞋材生产装备的关键技术，研制双针床双贾卡立体提花经编机和针织成形鞋面电脑横机，研究成果已在针织成形鞋材生产中全面推广应用。
1. 主要科技内容：
① 针织成形鞋材装备提花技术；
② 针织成形鞋材装备编织技术；
③ 针织成形鞋材装备控制技术；
④ 针织成形鞋材 CAD 技术。
2、授权专利情况：围绕针织成形鞋材生产装备的关键技术研究，共获中国发明专利授权 13 件、软件著作权登记 2 件，发表学术论文 38 篇。
3、技术经济指标：双针床双贾卡立体提花经编机配有高动能大张力的贾卡系统，可编织双色、间隔效应的立体提花成形鞋材，机速 350 横列/min、最大花高 8000 横列以上；电脑横机具有三功位提花、可控沉降片和紧吊目技术，最高速度 1.2m/s；开发的成形鞋材 CAD 系统具有成形鞋材工艺设计、成形编织模拟等和快速 3D 仿真等功能。
4、应用推广及效益：2012 年以来，项目成果已在六安爱戈斯、晋江昱达、泉州炫龙、常州华誉和常州弘毅等 20 余家针织鞋材生产织造厂家进行了技术推广应用；2014-2016 年中累积新增利润 3.25 亿元、新增税收 5480 余万元。项目研究成果为针织成形鞋材生产企业提供了技术保证，提高了我国针织鞋材生产装备技术水平，增强了企业的创新能力，推动了产业升级与技术进步。
江南大学
2021-04-13
二氧化碳相变页岩气增产技术及装备
页岩气是指赋存于富有机质泥岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要 存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主。近几年来，美国页岩气勘探开发 技术突破，产量快速增长，实现其“天然气革命”，对国际天然气市场及世界能源格局产生重大影响，极大的改写了世界能源格局。但是页岩层岩石具有结构致密、坚硬、超低渗透率等特性，因而页岩气开发非常困难。
目前世界上开发页岩气井初步造缝较为成熟的技术方案是在铺设的水平 油管井中用聚能射孔器作为初步造缝的装置来击穿油管和岩石，形成页岩层岩 石的初步造缝。其原理是用电缆将射孔器送到套管要射孔的部位，由电雷管引爆 射孔子弹。子弹是高效火药压制成聚能的致密锥形体，外包以铜皮。火药爆燃沿 锥形面的中心，瞬间以每秒8000米的高速和2000°C以上高温的喷射流，射穿套 管壁和水泥层，在地层中再穿透300-500毫米。每个射孔枪向四周沿螺旋线装 置多发子弹，每米长度射孔密度不少于15〜20个孔，以保证出油的裸露面 积。高效力的射孔，有时再加上油层的压裂措施，使射孔完井在完井方法中占 主导地位。
二氧化碳相变页岩气增产技术及装备提供一种能够适应各类页岩层、能 够替代聚能射孔弹的页岩气初步造缝装置，是一种基于临界C02相变来对页岩 层岩石初步造缝的电缆射孔器，其射孔器是一种可以调节压力、爆破速度、造 缝能力强、安全可靠的低温射孔器，具有根据不同地区的页岩气层岩石的致密程 度调节岩石欲裂时爆破压力和爆破速度、提高了页岩气层的开采率、安全可靠特点。
重庆大学
2021-04-11