航空发动机、燃气轮机制造需要一种工业母机——超大型惯性摩擦焊机，它通过待焊材料之间摩擦产生热量，在顶锻力的作用下让材料发生塑性变形和流动，进而连接母材。长期以来，由于未掌握核心技术，国内企业只能用其他焊接技术替代惯性摩擦焊，与国外产品有很大差距。
近日，国焊(上海)智能科技有限公司联合华东理工大学、上海工程技术大学研发的“1000吨高精度惯性摩擦焊机”在上海临港调试成功，正在推进“两机”(航空发动机、燃气轮机)装备中典型部件的焊接工艺验证。经过10余年技术攻关，上海校企合作团队终于打破了国外垄断。
在上海市经信委、临港新片区管委会和临港集团的支持下，国焊科技已入选“上海市工业母机重点企业”，进入了发展快车道。
从引进、吸收到创新
“惯性摩擦焊装备的国产化替代之路，始于2010年。”上海工程技术大学副校长、“上工程—国焊科技”校企合作团队首席技术专家夏春明说，那时他在华东理工工作，在华东理工大学机械厂原厂长朱建华的带领下，开展惯性摩擦焊装备国产化替代的研发。
循着引进、吸收、再创新这条路径，朱建华和夏春明带领华东理工科研团队，反复琢磨进口惯性摩擦焊机的科学原理和技术难点。据介绍，这种工业母机的技术难度非常高，要在数秒内将巨量的动能通过摩擦转化为用于焊接的内能，实现兆瓦级的瞬时功率输出；同时，其能量控制系统要有超高精度，相当于将一节50吨重、以270公里时速行驶的高铁车厢在10秒内刹停，而且停车位置与目标位置的误差须控制在0.01毫米级别。
这两大技术门槛，对装备设计提出了很高要求。华东理工团队在消化吸收国外技术的基础上，走上了自主创新之路。2010年以来，他们先后自主设计出160吨、250吨、400吨惯性摩擦焊机，其轴向力越来越大，不断向制造“两机”的千吨级高精度惯性摩擦焊机迈进。
2020年4月，华东理工校友龚铁军创办的国焊科技在上海成立。朱建华担任公司科研团队总负责人。公司成立时，夏春明已任上海工程技术大学副校长，他在上海工程大新组建了一支多学科交叉团队，与国焊科技开展校企深度合作，推进产教融合、科教融汇走深走实。
“中国智造”新亮点
如今，国焊科技已拥有各类专利30多项，成为高新技术企业、上海市专精特新中小企业，今年开始为用户提供科研和技术服务。
除了惯性摩擦焊，这家企业还与上海工程大、华东理工合作，研制出摩擦塞补焊、混合摩擦焊等装备和技术，正在联合研发新一代线性摩擦焊装备。“这些装备和技术属于‘极限制造’，与其他焊接技术相比，它们在制造过程中可以降本增效、节能减排，提升产品的性能和寿命，还能不使用任何耗材直接实现异种金属材料焊接。因为是在一瞬间完成一次锻造过程，焊接后异种金属材料的强度会高于本体。”龚铁军说。
在他看来，“极限制造”技术可以成为上海制造的一个增长点。比如，汽车轮毂制造领域如果采用惯性摩擦焊工艺，将实现汽车轮毂的轻量化和降本：在性能一致的情况下，焊接式轮毂的成品重量比铸造工艺减轻约10%，材料利用率比锻造工艺高20%—30%。目前，国焊科技与用户单位共同开发的焊接式轮毂，已通过一系列性能试验。“如果这种新工艺在轮毂制造上推广应用，有望为我国每年节约100万吨铝合金，减少碳排放1.6亿吨。”
随着大模型、数字孪生等信息技术的兴起，夏春明正带领“上工程—国焊科技”校企合作团队，将这些技术用于“极限制造”的数字化转型和智能化应用。焊接装备的数字孪生系统构建、基于焊接过程大数据的工艺参数优化模型构建、基于大语言模型及“外挂摩擦焊接过程综合知识库”的智能体研究……通过多学科交叉，国产先进焊接装备的数字化、智能化水平将不断提高，成为“中国智造”的一个新亮点。(记者 俞陶然)
