激光焊接国际论坛 - cmes.org · 石激光器出现；1983年，1kw co 2 气...
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激光焊接国际论坛激光焊接国际论坛
风云际会聚英豪 埃森展会齐论剑
因不足而成长 因成长而强大
——访中国工程院院士 林尚扬
国外超精密加工领域科学技术发展分析
2020年后重点发展的先进成形技术发展构想
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2009年6月 总第137期
02 │ 2009年06月 │机械工程导报
热点聚焦 Current Topic
激光焊接国际论坛
风云际会聚英豪 埃森展会齐论剑
专家连线 Expert Opinion
因不足而成长 因成长而强大
——访中国工程院院士 林尚扬
ABB焊接技术让“梦想照进现实”
——访ABB机器人汽车零部件总经理 王国超
产业趋势 Trends
国外超精密加工领域科学技术发展分析
2020年后重点发展的先进成形技术发展构想
教育培训与认证 Education, Training and Certification
2008年机械工程资格认证工作大事记
管理新知 Management Insight
企业为何受制内外利益集团
行业新闻 Trade News
期刊精粹 Collection of Periodical
Contents机械工程导报
月刊 1998年创刊
2009年第5期（总第137期）
2009年6月20日出版
主 办：中国机械工程学会工作总部
地 址：北京市海淀区首体南路9号
主语国际4号楼11层
邮 编：100048
电 话：010-68799045（编辑部）
传 真：010-68799050
E–mail：[email protected]
网 址：www.cmes.org
主 编：陈超志
责任编辑：文佳佳
出 版：《机械工程导报》编辑部
发 行：中国机械工程学会工作总部
MechanicalEngineering Trends
P13
P03
P12
P11 P24
目 录
P03
P13
P09
P16
P15
P21
P27
P29
P32
P25
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 03
热点聚焦Current Topic
激光焊接国际论坛
文/《机械工程导报》编辑部
中国工程院院士潘际銮从焊接在重
大建设工程应用实例、激光焊接
技术、研发高端焊接装备自主创新三
个方面分析了焊接对我国工业发展的
重要作用。
焊接在重大建设工程应用实例
潘院士指出核电、高速铁路、输
油气管线是焊接大规模应用的领域，
焊接在这些领域将大有所为。
核电是我国发展电力工业的重要
方向，焊接是核电工业极为重要的制
造方法。法国核电比例为 77％，世界
各国平均为 17％，中国为 2％。核电
中长期发展规划 (2005 ～ 2020 年 )“到
2020 年核电运行装机容量争取达到
4000 万千瓦”, 国家能源局正修订计
划 2020 年核电运行装机容量为：建成
7000 万千瓦、在建 3000 万千瓦。也就
是说，未来 10 年左右的时间，中国将
建成的核电总装机容量相当于 40 ～ 70
座百万千瓦级核电站。
潘院士指出 , 特大型低压转子的
制造是建设核电的瓶颈。100 万千瓦核
电低压转子净重 200 余吨，转子直径 3
米多，长 12 米多，毛坯重 400 余吨，
要求高质量耐热合结钢，每座核电站
需两根。整锻转子目前世界上只有日
本制钢所（JSW）具有制造能力，产能
为 6 ～ 8 根 / 年。焊接式百万千瓦级
核电站低压转子的厂商，只有 ALSTON
一家，技术绝对保密。而我国目前两
种方法均不能制造。核电站单机容量
向大功率发展，整锻转子制造更加困
难，用焊接技术制造大型核电转子是
解决瓶颈的重要方向。
此外，国家《中长期铁路网规划》
中指出 2020 年铁路营业里程达到 10
万公里，复线率、电化率达到 50％，
客运快速专线 1.2 万公里，2010 年铁
路营业里程达到 8.5 万公里，复线 3.5
万公里，电化 3.5 万公里，客运快速
专线 5000 公里。高速铁路建设的关键
之一是无缝钢轨，钢厂生产 100 米长
的钢轨，要在焊轨厂焊成 500 米，然
后在线路上焊接，使整条线路成为无
中国工程院院士 潘际銮
编者按：2009IFWT激光焊接国际论坛于6月1日在上海交通大学学术活动中心举行。此次论坛由中国机械工程学
会及其焊接分会和上海交通大学共同主办。来自国内外的焊接专家发表演讲，本文撷取众多演讲嘉宾精彩观点
进行综述。
焊接对我国工业发展的重要作用
04 │ 2009年06月 │机械工程导报
缝线路，焊接要求极高，是高速运行
和安全的关键技术，全国建设 12000
公里高速铁路，焊接是极为重要和工
作量非常大的工作。
激光焊接技术
在激光焊接技术部分，潘院士分析
了大功率焊接激光器的进展，激光电弧
复合焊接法及激光焊接的应用现状。
潘院士介绍大功率激光器的发展
历史：1917 年，爱恩斯坦提出受激发
射的基础理论；1960 年，第一台红宝
石激光器出现；1983 年，1kW CO2 气
体激光器首次上市；1990 年出现 10kW
CO2 气体激光器；1993 年 1kW Nd:YAG
固体激光器首次上市；1994 年，2kW
Nd:YAG 固 体 激 光 器 上 市；1995 年，
3kW Nd:YAG 固体激光器上市，同时出
现 30kW CO2 气体激光器。
焊 接 用 大 功 率 激 光 器 发 展 迅
速，气体激光器，如 CO2 气体激光器
(P>30kW) ；固体激光器，如 Nd:YAG 激
光器（棒状）弧光灯泵浦、Nd:YAG 激
光器（棒状）激光二极管泵浦、碟形
激光器 Disk Laser、半导体阵列激光
器 Direct Diode Laser、光纤激光器
Fiber Laser(P>10kW)。潘院士指出，
光纤激光器是近年来一个重要的技术
成就，我国应开发研究。
潘院士指出 ：激光焊接的优点在
于 ：能量密度高达 106W/cm2 ；聚焦
后的光斑直径小至 0.2 ～ 0.6mm ；焊
缝深 / 宽比大，热影响区窄 ；焊接速
度快，焊接线能量低 ；焊接变形小。
但是它的缺点是，设备投资大 ；对接
头装配精度 ( 间隙 ) 要求高 ；焊缝易
出气孔、裂缝和咬边等缺陷 ；能量转
换效率低。
熔化极电弧焊的优点是设备投资
小；对间隙不敏感；能填充金属。但
是它的缺点是焊接速度慢、线能量大；
熔深小，热影响区大；焊接变形大。
因 此， 激 光 - 电 弧 两 种 热 源
复合是两种技术优势互补，达到
1+1>2 的效果 ；电弧过程稳定，即
使是在小电流条件下 (15A) ；焊缝
成型美观 ( 比激光焊好 ) ；熔深大，
焊接速度快 ( 比激光焊和电弧焊都
好 )；单位线能量低，焊接变形小 ( 与
激光焊相当 ) ；对接头间隙不敏感
( 比激光焊好得多 ) ；可以通过焊丝
改善焊缝的性能 ( 比激光焊好、焊
速快 )。因此，激光电弧复合焊接具
有广阔的应用前景。
研发高端焊接装备自主创新
潘院士认为目前我国高端焊接装
备自主创新的能力比较差。许多设备
要依赖进口，因此呼吁大力开发高端
焊接装备，例如深坡口窄间隙自动埋
弧焊机、深坡口窄间隙 TIG 自动焊接
机、铁路钢轨闪光焊接机、铁路钢轨
移动式闪光焊接机、全自动油气管焊
接机、光泵浦 Nd:YAG 激光器、半导体
泵浦 Nd:YAG 激光器、DISK 激光器、光
纤激光器等。
最后，潘院士强调指出，要做到
这一点，应该提倡以企业为主体，以
市场为导向，产学研结合。企业应高
瞻远瞩制定中期和远期发展计划，学
校和研究机关则须重视研究成果的产
业化，纠正那种以论文数量作为衡量
科研成果的错误倾向。
华中科技大学材料
科学与工程学院
院长陈立亮教授发表
了关于“激光焊接熔
池动态行为的模拟仿
真”的演讲。
激光焊接分为激
光传导焊和激光小孔
焊接。目前，国内外
针对激光传导焊中熔
池行为的模拟仿真研究
已经比较成熟，但对于激光小孔焊接中
小孔和运动熔池行为的模拟与仿真研究
尚不完善。报告主要介绍华中科技大学
近年来在该领域所做的一些研究工作。
研究开发了激光焊接数值模拟
所必须涉及的数值求解技术，包括
Level-Set 动态相间界面追踪和多相流
动高精度求解等，并通过建立相应的
数学模型，实现了激光焊接熔滴过渡
过程的模拟。然后分别用两种方法对
激光焊接小孔成形进行了数值模拟：
其一是基于 Kaplan 教授所建立的准稳
态模型，通过数值计算出三维点云并
反求出小孔三维实体形貌；第二种方
法提出一种基于三维瞬态小孔和瞬态
熔池相结合的激光焊接流动与传热耦
合模型，在考虑多重反射菲涅耳吸收
效应、蒸发界面的 Knudsen 层间断边界
条件，考虑蒸发界面的后退速度以及传
导、辐射、对流等因素基础上，采用前
面所涉及 Level Set 和 Fast Sweeping
方法模拟出小孔瞬态形成过程。
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华中科技大学材料科学与工程学院院长 陈立亮教授
激光焊接熔池动态行为的模拟仿真
加拿大Servo-Robot Group总裁 Jean-Paul Boillot
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 05
热点聚焦Current Topic
在获得激光焊接小孔形貌的基础
上，将小孔处理成体热源，小孔上部
等离子体的辐射和散射处理成高斯表
面热源，考虑 Marangoni 力、浮力、
粘性力以及固液相间摩擦力的作用，
建立了激光小孔焊接过程三维运动熔
池瞬态流动与传热耦合数学模型，采
用高阶格式离散控制方程，通过改进
SOLA 求解算法，对激光焊接非穿透焊
与穿透焊熔池形成过程进行了模拟。
模拟结果表明，对于非穿透焊，在熔
池瞬态形成过程中，熔池表面熔合线
逐渐变宽变长，达到最大宽度后继续
变长；熔池后部的等温线逐渐由圆
变尖。并且，熔池上部的等温线受到
Marangoni 力所引起的流动的影响程度
很大，对流传热占据着上风；而在熔
池下部，扩散传热占据着主导。对于穿
透焊，熔池上部运动趋势与非穿透焊相
似，但熔池下部由于穿透影响，熔池对
流导致底部熔池区域变大。对于熔池的
运动趋势与 Katayama 教授通过 X—Ray
拍摄的实验结果趋势基本一致。
基于上述运动熔池模拟结果，利
用熔池流动与传热耦合数学模型，考
虑焊接速度、熔池对流以及增材自身
的扩散等因素，建立了激光焊接增材
熔池稀释数学模型，同样采用高精度
的数值求解技术，对增材在熔池的稀
释过程进行了模拟。模拟结果发现，
增材从运动熔池的前部绕过小孔后达
到熔池后部、从熔池边沿进入熔池内
部；而增材浓度在运动熔池内部达到
准稳态的时间不相等；在小孔前部熔
池内的增材达到稳定的时间早，在熔
池上部的增材达到稳定的时间早；同
时发现，在熔池的对流和增材自身的
扩散作用下，增材浓度在运动熔池内
部不是均匀的，在运动熔池漩涡部
分的浓度通常比较高。上述结果与
T.Debroy 教授的计算结果基本一致。
最后，陈立亮教授介绍了激光焊
接数值模拟相关的一些配套技术的实
现，主要包括网格生成、热物性参数
获取以及模拟结果可视化技术等。
加拿大Servo-Robot Group（赛融集
团）总裁 Jean-Paul Boillot 先
生对 DIGI-LAS 数字激光焊接头简化机
器人激光焊接应用进行了详细的介绍。
Servo-Robot 在智能焊接自动化领
域 25 年多来，一直提供 3-D 激光视觉
系统和智能过程控制模块，用于电弧
焊接和激光焊接的机器人及专机自动
化应用。Servo-Robot 也生产智能的混
合传感系统，
用 于 物 料 搬
运、机器定位
和 3-D 机器人
导引。
随 着 汽
车、航空航天
等 行 业 激 光
焊 接 应 用 的
发 展， 含 有
DIGI-LAS数字激光焊接头 简化机器人激光焊接应用
加拿大Servo-Robot Group总裁 Jean-Paul Boillot
非平行直线或曲线焊缝的剪裁激光拼
焊板件快速增长，柔性的机器人激光
焊接应用也随之增加。机器人激光焊
接大多采用光纤传输的 YAG 或光纤激
光，聚焦后的激光光斑直径往往小于
0.6mm，要获得良好焊接质量必须使激
光对准焊缝精度优于 0.1mm。由于板
材剪切的误差、工件装夹的重复精度
及机器人定位精度的综合影响，如果
没有激光视觉焊缝跟踪系统，目前的
大多数关节式工业机器人尚难以有效
地高速追踪重复性不足的焊缝。
集成了激光视觉传感的 DIGI-LAS
激光焊接头系统特别适合机器人或专
机的激光焊接应用。DIGI-LAS 系统
配置了 2 个激光传感器，前一个用于
焊前搜索定位焊缝、焊接时实时焊缝
跟踪及自适应控制，后一个用于实时
检测焊缝，包括焊缝的成形尺寸和探
测表面缺陷。此外，DIGI-LAS 的激
光传感器能够记录机器人追踪焊缝的
误差，在焊接时给予补偿，保证了机
器人系统可以满足高速激光焊接的精
度要求。经过补偿后，在超过 6m/min
的焊接速度下，系统追踪曲率半径
为 50mm 的曲线焊缝的对中误差小于
100µm。在焊接结束后，DIGI-LAS 立
即通过系统 IO 输出检测的结果，使
生产线能够自动分捡不合格的产品，
以避免不良焊件被装运出厂。DIGI-
LAS 系统还带有数据库，可以在本地
存储或通过以太网将实时检测的数据
和结果存储到远程服务器上。实时检
测的数据也可用于分析和连续的改
进，帮助用户很容易地实现 6σ的质
量控制与管理。
DIGI-LAS 数字焊接头有模块化的
MDL 和集成化的 IDL 两种型式。MDL 采
06 │ 2009年06月 │机械工程导报
热点聚焦Current Topic
伊达高科焊接（昆山）有限公司Volker Brenner
用了模块化的设计思想，可以根据需
要选配不同的功能模块。完整的 MDL
系统含有激光焊接头（包含准直与聚
焦）、功率光纤连接器、2 个 Quanta 激
光传感器、伺服控制的高速执行器等
功能部件。DIGI-LAS/MDL 系统可在最
大 20kW 的激光功率下连续工作。在焊
接头上可配置用于同轴监测的 2D 摄像
头，用于小孔或熔池的监控。还可以
根据自适应填丝和熔透焊接 ( 搭接熔
透 ) 工艺的需要，分别选配送丝机构
和侧面的滚轮压紧装置等。IDL 系统则
是一种集成的激光焊接头系统，同样
包含了焊缝搜索与跟踪、自适应参数
控制、焊后焊缝检测功能，可使用的
最大激光功率为 5kW。至 2009 年初，
已有十几套 DIGI-LAS 系统在中国的激
光拼焊生产线上运行。
MIG/MAG激光复合焊接系统
德国克鲁斯（CLOOS）
焊接技术公司销
售总裁迈克 • 施密特先
生在演讲中介绍了其公
司的 MIG/MAG 激光复合
焊接系统。
MIG/MAG 激光复合
焊接系统对人们来讲并
不陌生，但是如今由于
激光复合焊接系统史无
前例般高效率的特点使得这种系统有
很大的市场需求量。与传统的 TANDEM
双丝焊和 MAG 焊接相比，可以显著的
减少生产时间，节约填充的金属量。
在对厚度超过 10mm 的厚板材进行单道
焊接时可不开坡口。同时在焊接薄板
时焊接速度更快。因此，MIG/MAG 激光
复合焊接系统在工作效率和灵活性方
面设立了新的基准。
自 2004 年起，CLOOS 公司就不断
地与客户就此项技术进行紧密的技术
合作。如今，有很多行业的零部件的
生产制造都使用了 CLOOS 公司的 MIG/
MAG 激光复合焊接系统，如工程机械、
铁路和工业机车以及汽车工业等。这
种焊接系统可以取得一体化的效果，
即结合了 MIG/MAG 焊和激光焊接两种
焊接技术的优势，热效率更高，板材
间隙搭桥能力更强。因此在焊接厚板
时非常节省成本。
德国克鲁斯焊接技术公司销售总裁 迈克·施密特
“冷弧焊” 一种低能量的熔化极气保焊技术及其应用
伊达高科焊接（昆
山 ） 有 限 公
司（EWM） 的 Volker
Brenner 先生在演讲
中介绍冷弧焊技术及
其应用具体情况。
EWM是专门从事弧
焊电源设备开发，研
究和生产的企业。总
部位于德国。公司具
有 50年从事弧焊电源生产和电弧焊接
技术的经验。产品包括 MIG/MAG 熔化极
气保焊机、TIG 钨极氩弧焊机、PLASMA
等离子焊机和 MMA 手弧焊机。应用领域
从手工焊接，自动化焊接到机器人焊接。
EWM 在德国，捷克和中国昆山各有一个
生产基地。
coldArc“冷弧焊”技术是 EWM
公司新近推出的一种在熔化极气保焊
基础上的创新电弧焊接技术。该电弧
的特点是精确地控制焊接时的熔滴短
路过渡过程，最大限度地降低焊接电
弧的能量，其电弧的能量比传统的短
路过渡电弧的能量还低。因此能焊非
常薄的板材。在汽车制造中，采用该
方法来对车身镀锌板进行电弧钎焊，
具有减少焊接电弧对镀锌层烧损、飞
溅小、变形小以及填缝能力强等优
点。采用 coldArc “冷弧焊”和激光
焊接进行复合钎焊，既能填充间隙比
较大的焊缝，又提高了焊接速度，对
当前的汽车生产领域具有非常现实的
意义。
coldArc“冷弧焊”技术的另一个
应用领域是不同材料的电弧焊接。由于
电弧的能量低，可以采用低熔点的锌基
材料作为焊丝，实现铝和镀锌钢板，镁
和镀锌钢板，或铝和镁等不同材料的焊
接连接。
coldArc“冷弧焊”电弧的低能量
使焊接时能更好地控制熔池的大小，
非常适合于全位置焊接，例如管道环
缝焊接。采用 coldArc“冷弧焊”电
弧进行打底焊接，具有非常好的背面
成形。
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 07
热点聚焦Current Topic
大功率激光装备技术在三大行业的主要应用
上海团结普瑞玛激光设备有限公司
董事、总经理罗敬文在报告中分
析了大功率激光装备在汽车行业、造
船、航空航天三大行业的主要应用。
1．激光应用技术的发展前景
激光技术、原子能、半导体、计
算机被誉为 20 世纪四大发明，激光
技术作为先进应用技术替代传统工
艺，已被广泛的应用于各行各业。激
光技术应用的广度以及深度被看成是
衡量一个国家先进生产力水平高低的
标尺。
单从大功率激光切割技术的应用
广度便可以看出发达国家与我国的应
用差距。以日本为例，目前已拥有大
功率激光加工机 1.2 万多台，其中
80％为激光切割设备；欧洲拥有大功
率加工机 1.5 万台；南北美拥有激光
加工机 1 万多台。而我国目前只拥有
2000 多台各类大功率数控激光加工机，
而且还是近两年发展起来的。据预测
我国对该类设备的需求将以每年 50％
的速度增长，2009 年的需求量仍将达到
400 ～ 500 台，以每台 250 多万人民币
计算，将有 10亿元左右的市场空间。
激光加工装备技术是激光技术在各
行业应用的载体，装备技术水平的高低
以及工艺应用技术水平的高低，直接影
响到激光技术应用的成果，因此装备技
术与工艺应用技术是把科技转换成生产
力不可缺失的两个基本条件。
2．大功率激光装备在三大行业的主要
应用
1）在汽车行业的主要应用
主要应用于轿车生产中不等厚板
的激光拼焊、覆盖件三维激光切割、
零部件的组焊、整车身的激光机器人
焊接、卡车大梁板切割。
在汽车产业，德国大众汽车制造
公司生产的奥迪 A8 全铝车身的轿车，
有 80％的零部件用到了激光加工工艺。
而国内将大力发展的汽车产业，2008
年中高档车采用激光切割的覆盖件为
500 万件，预测到 2015 年中国采用激
光切割的覆盖件为 4000 万件，新建 30
条激光切割生产线，共需 180 台套 3D
的激光切割装备。
2）在造船行业中的应用
主要运用于船板厚板与坡口切割、
轻钢龙骨甲板的焊接、船舶传动轴的
修复及表面处理。
在船舶制造行业，日本、瑞典等
少数发达国家采用高功率激光对新型
蜂窝夹套钢板进行焊接，提高了船体
的刚性，降低了船舶的重量，节约了
油耗 ；同时也应用激光加工装备进行
厚板坡口切割，不用
刨边设备便可获得尺
寸精准的大型坡口零
件，大大的降低了加
工成本，提高了加工
效率，使造船业得到
了质的发展。国内上
海江南造船厂、中远
川崎、沪东船厂，也
分别采购了多台国外
上海团结普瑞玛激光设备有限公司董事、总经理 罗敬文
MIG/MAG 激光复合焊接系统的技术
优势在于其结合了当前两种优秀的焊接
技术。激光束高能量密度能形成的深而
窄的焊缝，MIG/MAG 焊接工艺可以增加
焊缝熔宽并且向激光与 MIG/MAG 复合电
弧中填充焊丝。此外，两种焊接工艺的
参数可以独立调节，因此可以取得符合
特定要求的焊缝和熔深形状。
与 MIG/MAG 焊接工艺相比的优点：
焊接速度更快，厚板单道焊接无需开
坡口，生产效率更高 ；热影响区小，
工件变形小，焊缝熔深增加；两种焊
接技术的结合，焊接过程更加稳定。
与激光焊接工艺相比的优点：间隙搭
桥能力增强，减少生产成本；焊缝两
边熔深增加，焊缝坚固性更好。
如上所述，如果将两种工艺分开
一前一后进行焊接时，由于不同的熔
深区域导致两种工艺没有公共的熔池。
如果将两种工艺结合就可以产生公共
的熔池，就能取得 MIG/MAG 激光复合
焊接技术的所有优势。
MIG/MAG 焊接工艺的优点 ：合理
的价格，传统的焊接电源 ；MIG/MAG
焊接中可以精确计算热输入影响 ；间
隙搭桥能力好 ；工件工差适应性好 ；
使用填充金属 ；对焊缝组织具有冶金
学影响。激光焊接工艺的优点 ：熔深
更深 ；焊缝深而窄 ；焊接速度快 ；热
影响区小。
两种焊接工艺结合后的优点：两
种工艺完美结合，焊接过程稳定；热
效率显著提高；焊接速度更快；间隙
搭桥能力强 / 对焊缝工差适应性好；
熔深更深；焊接薄板时可以实现高速
焊接；厚板单道焊时不需开坡口；由
于焊缝准备工作减少，焊道层数减少，
因此大大减少了总体生产时间。
典型的 MIG/MAG 激光复合焊接系
统由 MIG/MAG 复合激光头、激光源、
机器人、变位机、焊接电源、送丝机构、
安全保护罩组成。
08 │ 2009年06月 │机械工程导报
热点聚焦Current Topic
中国一航北京航空制造工程研究所高级工程师 段爱琴博士
大台面厚板及坡口激光切割装备，改
进传统的造船工艺。
3）在航空、航天领域中的应用
主要应用于飞机制造过程中的先
进加工工艺与复杂航空零件的三维切
割焊接。
欧洲空中客车工业公司所制造的
550座 A380 超大型远程宽体客机，采用
了 6000W 二氧化碳激光器对 7 ～ 19 舱
的朦皮与龙骨进行焊接，代替了传统铆
接工艺，仅省下的铆钉重量就达十余吨，
从而减轻飞机重量增加了载客量，使得
A380 客机成为世界上单个座位耗油量最
低的飞机，提升了企业的竞争力。
上海团结普瑞玛激光设备有限
公司从 2003 年起就开始致力于大
功率激光加工产业的应用研究，通
过多年的努力，积累了宝贵的经验，
连续 6 年始终保持着大功率激光加
工装备产业“领头羊”的地位。公
司自主创新的大功率激光加工设备
已成功运用于上述三大领域，典型
用户包括青岛一汽、武汉造船厂、
西北工业大学国家超高温复合材料
实验室（航空零件研究）。
中国在今后的 5 ～ 10 年里，不但
切割装备快速增长，焊接装备也会迎
来大好的发展时机，高端激光加工装
备将在我国各行各业被广泛应用。公
司将在未来的产业规划中，大力发展
三维激光加工装备，包括大功率激光
3D 切焊一体机、大台面激光切割技术、
大功率激光切割 FMS 系统、大功率激
光焊接工业系统，为发展国家装备，
提升产业竞争力做出贡献。我们期望
“中国装备，装备中国”。
激光及其复合焊接过程研究
中国一航北京航空制造工程研究所
高级工程师段爱琴博士在报告中
重点介绍激光及其复合焊接过程的测
量方法，以及所获得的有关小孔、熔池、
质量稳定性等方面的部分研究结果。
激光及其复合焊接过程的基础研
究对工艺参数的选择等具有指导作用。
激光及其复合焊接过程是一个快速复
杂的物理过程，其中包含了固态、液态、
气态及等离子态的相互变化，其主要
过程特征参量包括了金属蒸气 / 等离
子体、小孔、熔池以及焊缝，这些特
征参量决定了焊接的最终结果，因而
对这些过程参量的测量和计算对于工
艺参数优化和焊接质量
的控制等具有重要的意
义。
目前我们实验室已
建立起了激光及其复合
焊接过程的多功能测量
平台，可以实现针对金
属蒸气 / 等离子体、小
孔、熔池以及焊缝典
型特征量的测量和计算，其中包括高
速摄像及专用图像处理计算软件：实
现针对小孔、熔池图像的特征量计算、
温度场及热循环曲线测量，金属蒸气 /
等离子体的粒子场、体积、轨迹的测
量和计算 ；高速热电偶温度测量系
统 ：实现焊接过程的热循环和温度场
测量；声光信号监测分析系统：实时
采集和处理高能束流焊接过程中可见
光、红外光、可听声、超声信号，实
时智能判别部分焊接缺陷，多种信号
的离线分析等；光谱分析装置：测量
激光及其复合焊接过程中的光谱分布
特征，计算金属蒸气 / 等离子体温度
和电子密度等。
在这些测量平台的基础上，对激
光及其复合焊接过程的小孔、熔池行
为进行了定量研究。正背面小孔测量
结果表明：小孔可以用一组半径和深
度函数来表征，焊接参数对它的表面
半径有影响，但是中间半径主要取决
于激光束参量。针对典型航空材料激
光焊接熔池的测量计算表明，典型的
钛合金焊接熔池长度为 4 ～ 14mm，高
温持续时间 100 ～ 1000ms，焊接材料
与焊接参数对于熔池形貌、流动等特
征具有非常大的影响。针对金属蒸气 /
等离子体，提出了蒸气反冲力的计算
模型并获得典型工艺下的量值，同时
实现了对等离子体的温度、电子密度、
体积、波动频率等的计算。
在对激光及其复合焊接过程特征
量研究的基础上，开发完成了激光焊
接质量稳定性实时监测系统 , 实现了
焊接过程中熔池稳定性的实时监测，
以及质量稳定性的实时判别，并可输
出整条焊缝的曲线和分析结果。
除了对焊接过程的测量以外，
我们同时开发了多种激光及其复合
焊接的新工艺，如双光点、双光束
激光焊接、活性剂激光焊接，激光
电弧复合焊、激光填丝焊等。针对
典型航空材料的可焊性工艺研究为
激光焊在航空器上的应用不但提供
了基础，并已在某些机型的零部件
焊接中得到应用。
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 09
风云际会聚英豪 埃森展会齐论剑
文／本刊记者 文佳佳
在全球焊接与切割行业中，北京埃
森焊接与切割展览会与德国埃森
焊接与切割展览会分别享有全球第二
和第一大盛会的美誉，已成为全球生
产厂商、采购商、终端用户、经销商
以及工程技术和学术界人士定期交流
的大平台。
规模盛况空前
第十四届北京埃森焊接与切割展
览会于 6 月 2 日如期在上海浦东新国
际博览中心开幕。此次展会参展商近
900 家，展览面积 70000 平方米，比上
届规模增加 20％左右，覆盖上海浦东
新国际博览中心 E1-E6 共 6 个展馆。
在当前全球金融危机还在扩散和
蔓延，对实体经济造成巨大冲击的形
势下，展会规模仍然能保持增长态势，
实属难能可贵。从北京埃森焊接展这
个小窗口，我们能够看出中国焊接企
业在本次全球经济危机中表现出来的
顽强而且积极的经营理念。
该展会由中国机械工程学会及其
焊接分会、中国焊接协会、中国电器
工业协会电焊机分会、德国焊接学会、
德国埃森展览公司共同举办，迄今已
有 22 年的历史。
展会同期，2009 年焊接材料行业
协会会员大会、2009 年中国焊接产业
论坛 - 焊接自动化、2009IFWT 激光焊
接国际论坛、中国焊接培训与资格认
证委员会（CANB）委员会议、中国焊
接协会第五届理事会第四次会议以及
中国电器工业协会电焊机分会五届二
次会员大会等以及 15 场技术讲座也相
应举办。
展会上海内外知名企业云集展示
最新技术和产品，还有德国展团、韩
国展团、美国展团等国家展团的集体
展示，焊材及其配套和原辅材料专区
的首次亮相等，热点纷呈。
受目前的全球性金融危机的影响，
来自国外的观众数量明显不及往年展
会。国外焊接切割产品需求大为减少，
自然出现在展会现场的国外采购商数
量也相应减少。
企业发展之道
欧地希（OTC）展出了今年新开发
的产品“全数字逆变控制低飞溅 CO2/
MAG 焊接机 DL-350II”，该焊接机从硬
件上采用了 IGBT 高速控制，从软件上
研究开发了 CBT(CONTROLLED BRIDGE
TRANSFOR) 控制方式，大大减少了 CO2/
MAG 焊接的飞溅量。为了使焊接薄板大
间隙不发生焊透现象，我们在 CBT 的
基础上，又开发了 AC-CBT，即利用交
流原理，对母材的热输入进行控制，
同时又能对间隙焊接进行有效的搭桥，
实现了薄板大间隙的高效焊接 , 在汽
车、摩托车等薄板领域广泛应用。另
外由于飞溅量的大量减少，不只是焊
接薄板，甚至在焊接厚板的管子时，
传统的焊接工艺是使用 TIG 焊接打底，
效率非常低，如果用 DL-350II 进行打
底焊接，在大大提高工作效率的同时，
对焊工的技能要求也相应降低。另外，
OTC 的全数字逆变脉冲 CO2/MAG/MIG 焊
接机 DP-400/500，可以对铝、不锈钢、
碳钢等绝大多数金属的高品质焊接，
在压缩机、电机、车辆、压力容器等
各个行业得到广泛应用。
常州华通焊丝有限公司董事长周
全法先生为我们介绍了现场展出的无
轨道爬行式弧焊机器人。2008 年 5 月
19 日，常州华通焊丝有限公司与清华
大学签订了无轨道爬行式弧焊机器人
技术合作协议，并聘请中国科学院院
士、清华大学教授潘际銮担任公司特
聘技术顾问。“无轨导全位置自主爬行
欧地希机电（上海）有限公司
技术总监兼销售部长 周荣庆一
常州华通焊丝有限公司董事长 周全法
10 │ 2009年06月 │机械工程导报
热点聚焦Current Topic
式焊接机器人”由潘际銮教授领导研
制，从 1997 年开始，经实验室实验、
工厂试焊、863 项目鉴定、参加国际埃
森展、船厂工地实验，历经十年，现
已进入产品化阶段，同时在此基础上
开发了“无轨气电立焊机器人”和完
全自主知识产权的激光跟踪系统。
天津金桥焊材集团醒目的粉红色
巨型展台无疑是抢尽风头。金桥焊材
李进为我们介绍了金桥此次展出的新
品。从董事长侯立尊先生的宣传墙上，
我们看到候立尊先生不仅是焊条制造
专家，更是一位颇受尊敬的慈善家，
今年 86 岁高龄的侯先生的个人捐款已
经超过 3000 万人民币，还设立了“鹤
童侯立尊百万慈善助学金”，并获得“中
华慈善奖”荣誉称号。
今年展会恰逢米勒公司成立 80 周
年，北京米勒电气制造有限公司北方
区域销售经理何立光介绍道，米勒焊
机的高品质源于米勒公司独有的专利
技术和近乎苛刻的生产控制过程。每
个新产品推出前，样机要经过一系列
的检测程序，包括 40℃温室下的动力
检测试验、雨水潮湿检测、抗烟尘检验、
温度的变化对焊机的影响试验、碰击
试验、吊装跌落试验等，把客户在使
用过程中遇到的各项工况问题都一一
进行模拟试验，让客户对米勒焊机各
方面的性能都有一个明确的认识，最
大可能地保障机器的使用可靠性。这
样就能保证有 12 年设计寿命的米勒焊
机在 20 年后仍在服役。
德国库卡公司（KUKA）在现场库
卡中国展示了其在弧焊、点焊、等
离子切割领域的应用机器人单元，
充分展现出库卡机器人的卓越性能
以及广泛的行业应用。“我们很高兴
又一次参加埃森展，向全球业界人
士展示库卡机器人在焊接切割领域
的突出性能、领先的技术及广泛的
应用。”库卡公司亚太区总裁 Bruno
Geiger 说，“焊接切割是库卡机器
人的重要发展方向，目前我们的客
户主要集中在汽车行业和工程机械
行业。未来，库卡将进一步巩固点
焊市场优势，加大弧焊与切割市场
份额。在研发上，库卡将从模块化
设计以及制造上降低客户成本，适
应客户需求开发新的产品 ；同时加
强与具有设计、加工、应用工艺能
力的系统集成公司的合作。”
柯马中国在现场展示了车身总成
焊装线和机器人产品，特别是机器人
的无线示教和中空腕技术受到了现场
观众的关注。另外展会现场还举办了
多场交流会来展示公司的理念——“未
来需求的解决方案”。
锐品荟萃
FANUC Servo Torch 是由发那科
ROBOWELD iC 系列控制器控制，是高集
成、伺服驱动、4轮高精度送丝的焊接
设备。支持采用０．８～１．６ｍｍ的焊丝，
最高送丝速度达 35m/min。ROBOWELD
专用 Power Wave i400 焊接对焊接电
流进行高速高精度控制。此产品维修
方便，无需特殊工具即可快速更换丝
轮等备件，无需附加碰撞检测传感器。
FANUC iRvition 视觉功能由 R30iA 控
华通焊丝无轨道爬行式弧焊机器人
北京米勒电气制造有限公司
北方区域销售经理 何立光
柯马机器人演示
FANUC Servo Torch
天津金桥焊材 李进
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 11
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制柜集成控制（无需附加电脑），在焊
接夹具和工件精度下降时也能够对焊
缝进行捕捉并完成高质量的焊接工作。
海别得 HPR400XD 是目前市场上切
割速度最快、切割厚度最厚、切割用途
最广的 HyPerformance 高性能等离子
系统。HyPerformance HPR400XD 以空
前的切割速度达到 HyDefinition 高
精细的切割，可对各种金属进行直切、
破口切和划线，是一个集多种功能为
一体的系统。
华威焊切等离子回转坡口切割机
由横梁导轨、控制系统、驱动系统、
等离子及火焰切割系统组成，可实现碳
钢、不锈钢、铝等金属的垂直及坡口切
割。采用先进的美国 Hypere-herm 公司
VoyagerIII 控制器、HPR260 等离子切
割系统、欧姆龙 PLC，在易用性的提高
生产效率及切割质量给用户全新的标
准。驱动部分采用松下伺服系统和德国
Ne-ugart 减速机，使运行精度和使用
寿命得到更好的保证。
松下焊接（中国）技术应用中心
焊接专家王玉松为我们介绍了众多新
品。唐山松下此次展出的 AC-TAWERS
铝焊接机器人系统使用３个ＡＣ伺服电
机送丝，实现高速应答及高精度送丝，
实现高速焊接。采用低脉冲模式，热
输入少，适合薄板焊接。采用摆动同
步脉冲，控制对母材的热输入，可焊
接不同板厚板材组合的工作。
时代展出的 TDCIII 系列台式数控
切割机主要特点在于，数控台式等离
子切割机主要用于小规格中薄板材切
割。采用一体化、模块化设计，安装
方便快捷，占地面积小且易于移动。
其纵向、横向均采用直线导轨，割炬
定位精度高，纵向采用双电机驱动方
式，横梁运行更平稳。人性化人机界
面操作简单方便。此外可根据客户要
求配置除尘功能和火焰切割功能。
专业观众参观团
北京埃森焊接展吸引了大量的观
众前来参观。中国机械工程学会组织
专业观众参观团进行重点参观。来自
上海振华港口机械（集团）股份有限
公司的高级工程师沈大明先生参观展
会后，感慨良多，他总结为三点 ：一
是展出的焊接机器人非常多 ；二是国
内的焊材可与国外的焊材相媲美，高
强钢焊材都做得不错，像金桥就做得
很好 ；三是焊接系统和一体化工艺越
来越成熟，像唐山松下、奥特等企业
在这方面发展都非常快。沪东中华造
船（集团）有限公司的焊接工程师王
欢先生表示参展商非常多，超出了他
的想象，他最关心的焊材进步非常大，
海别得 HPR400XD
唐山松下 AC-TAWERS 铝焊接机器人系统
松下焊接（中国）技术应用中心
焊接专家 王玉松
北京时代科技有限公司
董事、副总裁 梁洪虔
专业观众参观团
时代 TDCIII 系列台式数控切割机
华威焊切等离子回转坡口切割机
12 │ 2009年06月 │机械工程导报
景下，这是非常难得的。过去 13 届北
京埃森焊接展取得的斐然成绩，离不开
国内外展商的鼎力支持。同时展会作为
国际焊接行业技术交流、商贸合作的重
要平台，在推动我国装备制造业，特别
是在促进国内外企业的成长、技术创新
等方面发挥了重要的、不可替代的作用。
过去的 22年是北京埃森焊接展与国内
新品层出不穷，性能也在不断的提升。
上海宝钢工业检测公司检测工程部
NDT 首席师于宝虹女士认为北京埃森
焊接展是学习焊接行业的最大、最生
动的课堂，在展会上很开眼界。上海
通用汽车有限公司整车部整车制造工
程焊接及新技术经理孙志成先生参观
后表示，国内焊接设备与前两年相比
有了很大的进步，汽车行业使用点焊
比较，他认为焊接的发展方向将是伺
服枪等。
2010相聚北京
北京埃森焊接与切割展览会组委
会负责人、中国机械工程学会秘书长
张彦敏先生认为此次展会按照预想进
行得非常顺利，取得了圆满成功。
在目前金融危机、经济不景气的背
（左至右）中国机械工程学会秘书长 张彦敏、
中国工程院院士 林尚扬、
中国焊接协会秘书长 王麟书
外展商共同发展的 22年。
张彦敏秘书长表示，“首先要感谢
广大参展商一如既往的支持北京埃森
焊接与切割展览会。此外，还要感谢
合作者。22 年来北京埃森焊接展，在
中德两国政府和有关学会 / 协会的支
持和推动下，国际合作的范围和深度
不断增强，美国焊接学会、日本焊接
工程学会、韩国焊接工业协会等焊接
行业组织也加入协作行列。另外，为
了使展会更好地服务于中国焊接行业，
中国焊接协会、中国电器工业协会电焊
机分会等国内行业组织的加入，不仅
实现了合作共赢，而且为北京埃森焊
接展的未来发展奠定了良好的基础。”
最后，张彦敏秘书长邀请参展商
和观众 2010 年相聚北京，再续写焊接
行业辉煌。
① ② ③ ④ ⑤
⑥
⑨ ⑩
⑦ ⑧
① 上海沪工电焊机销售有限公司总经理 王迪彪
② 上海东升焊接集团苏皖赣大区经理 霍长生
③ 上海林肯电气有限公司销售主管 黄 竖
④ 上海沪工投资有限公司执行董事 舒振宇
⑤ 小原（南京）机电有限公司营业部部长 张杭军
⑥ 高丽焊接材料（大连）有限公司总经理 朴进平（左）
韩国公司副社长 朴炳鲁
⑦ 上海通用重工集团有限公司董事长 陈永强
⑧ 德国克鲁斯焊机服服务中心总经理 魏占静
⑨ 上海通用电焊机股份有限公司副总经理 陈赛虎
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■ 展会上，我们看到企业纷纷展出最新产品和技术，面对金融危机，表现得信心十足。
⑩ 四川华远焊接系统有限公司销售部副经理 黄成云
苏州威达焊割科技有限公司切割机事业部副部长 崔 晟
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 13
因不足而成长 因成长而强大
—— 访中国工程院院士 林尚扬
西气东输一期工程，约 4300 公里
的输气管道，焊接接头的数量
达 35 万个以上，焊缝的长度至少 1 万
5 千公里。没有被喻为“工业缝纫机”
的焊接，这个伟大的项目也不可能存
在。从三峡水利工程到西气东输工程
再到“神舟”号载人飞船，处处都闪
耀着焊接人的智慧之光。
在美国，焊接被视为“美国制造
业的命脉，而且是美国未来竞争力的
关键所在”。许多工业产品的制造已经
无法离开焊接技术的使用。焊接技术
在工业制造业中有着举足轻重的作用。
特别是还处在工业化中期的中国，装
备制造业需要进一步巩固、提高和发
展。到目前为止，中国焊接行业年增
长达到 19％，焊材年产已超过 350 万
生产逆变焊接电源乃至数字化电源，
我们已经没有太大的技术障碍了。但
我们往往浅尝辄止，止于单纯做电源，
而没有深入研究新电源的新工艺性能，
再利用这些特性开发更好的焊接技术，
拓展新的功能和工艺。
另一方面，在焊接技术发展方面，
电源、工艺、材料三者是相互关联、
相互影响的，无论研究开发哪一方面，
三者都应该作为一个整体来考虑，这
样才能更合理、快速地发展。但国内
目前将三者隔裂开，各自发展，研究
材料的很少考虑电源的特性，研究电
源的对工艺特点不很熟悉，这样会使
我们的眼光变得狭隘，不能充分发挥
三者之间的互动作用与需求。
看清差距的实质
中国焊接行业与国外相比差距还是
很大的。以焊材为例，我国焊材取得了
很大的发展，但对于重大关键装备的制
造，还是要从国外进口高端焊材。同时，
我们不得不面对这样一个现状，我国焊
接行业中，发展量大面广技术的应用基
础研究人员越来越少；高等院校取消焊
接专业，后续专业教育不健全，高校毕
业生的成长，在进入企业后需要几年的
时间才能真正进入角色。
中国之所以与外国差距大主要的
吨，成为世界最大的焊接大国。
林尚扬，著名焊接专家，中国工
程院院士，主要从事焊接工艺、焊接
材料、水下焊接技术及弧焊过程机械
化、自动化等方面的研究。40 多年来，
林院士先后在哈尔滨焊接研究所创建
了水下焊接研究室、埋弧焊研究室、
焊接机器人研究室、激光焊接研究室 4
个研究室，从事的科研项目填补了多
项国内空白……。他主持完成了 26 项
重点科研课题，其中有 21 项填补了国
内空白，有 8 项成果达到国际先进水
平，大部分成果至今仍在生产中使用。
在 2009 年第十四届北京埃森焊接
展上，我们有幸采访到林尚扬院士，
听这位在焊接行业奋斗了一生的焊接
专家畅谈中国焊接的发展与不足。
因不足而成长
林院士在北京埃森焊接展上发现，
小企业也有很多新产品和新技术展出。
林院士认为焊接行业有了非常大的发
展，显得生机勃勃。在看到前景的同
时，林院士提醒我们也要看到不足之
处，只有认识到不足，才能有的放矢，
更好地促进焊接行业的进步。林院士
认为我们的不足之处体现在两个方面。
一方面，在焊接电源方面，已由
逆变电源向数字化电源发展，现在对
专家连线Expert Opinion
文／本刊记者 文佳佳
14 │ 2009年06月 │机械工程导报
专家连线Expert Opinion
原因在于我们对问题的认识不够深入。
林院士以工业机器人为例，分析比较
了美国、日本、韩国、中国工业机器
人发展历程，指出我国存在的问题。
美国发明了机器人；日本用 15 年的时
间成为“机器人王国”，现在几大机器
人企业中，发那科（FANUC）原先做数
控系统，安川（YASKAWA）优势在电机，
欧地希（OTC）主要做焊接电源，川崎
（KAWASAKI）偏于重工业，这些公司分
别在各自的优势的基础上发展工业机
器人产业，都在机器人领域占有一席
之地；韩国用了 10 年发展自己的工业
机器人，已在机器人领域也拥有不可
小觑的势力，韩国的焊接机器人已经
装备了中国的企业；中国花了 20 年的
时间发展机器人，却没有形成自己的
产业，我国企业中的工业机器人 90％
是国外进口的。
我国往往把一种高新产品技术的
发展看作一个学科问题来对待，理论研
究多，工程实践少。新装备、新产品的
发展并不是孤立的，它和周边的配套元
器件及设备应作为一个整体的系统来考
虑，不能只停留在单纯的学术研究上，
这才能将科技成果迅速转化为产品在工
程中应用，形成实际生产力。
我国目前的一些研究常常是以点
为单位来发展，而没有从体系上入手。
德国发展激光技术的经验非常值得我
们借鉴。德国在研究的开始就是坚持
理论和工程两手抓，从理论研究到激
光器的生产，从相关零部件的开发到
应用技术的研发，从工程应用示范到
广泛推广阶段。整个操作流程非常清
晰、完善，只有这样才能发展成为成
熟的新产业。德国的激光技术水平和
应用领域都超过美国、日本，处于世
界领先地位。
新政策 新发展
鼓励使用首台套装备，这个政策
在 2006 年国务院颁布的关于加快振兴
装备制造业的文件当中就已经提出。
在这次装备制造业调整振兴规划编制
当中，又一次提出了应该将鼓励使用
首台套装备作为重中之重的一项政策，
再次得到了各部委的广泛认可。
林院士非常欢迎这一政策，认为
它非常切合当前实际，装备制造企业
应为焊接产业的企业提供一个可充分
表演的舞台。林院士还强调，焊接设
备开发企业在充分利用这一优惠政策
的同时，还要注意提供良好的售后服
务。特别是研发的首台首套新产品不
可能没有缺陷，设备的可靠性、性能
稳定性和制造质量，也需要不断提高。
服务做好了，企业不但得到口碑和用
户满意，还可以取得更好的经济效益。
谈到在焊接展上看到的新发展，
林院士很兴奋，他特别提到中电华强
有一条 1000 多吨重的造船平面分段焊
接生产线，这条生产线是为韩国某个
船厂研制的。韩国的造船业在世界上
排名第一，他们选用中国的产品，相
信中国的产品，国内的企业对我们的
产品也应该更有信心，相信中国装备
能够装备中国。
工艺是核心
单纯靠从外部引进技术，不可能维
持长期稳定发展，只有集中力量开发和
改进自己的核心技术，才能立于不败之
地。林院士强调，加工工艺也是企业的
一种核心技术，企业必须重视提高工艺
的创新水平。企业可以从国外引进先进
的产品设计图纸和样机，但是很难引进
核心的加工工艺。
国外的制造业，特别是重型制造
业，都很重视工艺创新。欧洲的造
船企业为了和亚洲船厂相对较低的
劳动力成本相抗衡，正试图从改革
管理的模式和采用先进的工艺技术，
强化生产过程的优质、高效、低成
本的优势，来抵消劳动力成本高的
影响，振兴他们原先曾经具有优势
的造船业。
从当今世界的工艺创新潮流来看，
以焊接工艺为例，近几年国外对搅拌
摩擦焊和激光以及激光电弧复合热源
焊接技术的研究与应用非常重视，这
都是优质、高效、环保的新工艺，已
经在火箭、飞机、高速火车等的铝合
金结构的焊接中应用。我国的一些企
业正在准备采用这种新工艺。
林院士鼓励中国企业应以高水平
的制造工艺技术来提高中国制造的市
场竞争优势和实力。
谈及业内一些龙头企业被外资收
购，林院士认为，国内的龙头企业被
国外企业收购这一现象比较多，对于
这一现象，也是仁者见仁，智者见智。
一方面，这是市场化的产物，一旦市
场放开，竞争机制中必然会有一些优
胜劣汰，收购、合并，这也属正常。
但从民族工业发展来说，这种“掐尖式”
的收购对民族工业的发展会产生一定
的影响。在当下的和平年代，没有太
多的影响。但是我们需要有长远的眼
光，我们最终还是需要从根本上壮大
民族工业。
正如林院士所说，事物的发展总
是螺旋式的，在发展民族工业时我们
可能会走一些弯路，但总体的方向是
明确的、向前的。中国焊接行业势必
伴中国民族工业一起成长！我们应努
力在 10 年内使我国从焊接大国，发展
成为世界焊接强国之一。
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 15
专家连线Expert Opinion
ABB焊接技术让“梦想照进现实”
文/《机械工程导报》编辑部ABB 机 器
人 部 已
连续多年参加
埃森展，从管
理层到销售、
工 程 师 都 非
常重视。无论
是展台的设计布展，还是机器人的现
场演示，ABB 总是把最完美的展示呈
现在客户的面前。记者和您一起跟随
ABB 机器人汽车零部件总经理王国超
先生，看 ABB 领先的焊接技术如何让
“梦想照进现实”。
焊接火花绽放埃森
ABB 机器人部带着最新产品与合作
伙伴思尔特公司如约而至，共同展出
重型焊接机器人工作站，为大家带来
最新研发的经济型焊接工作单元和多
功能弧焊单元等演示工作站，全方位
展示 ABB 先进的焊接技术和为客户“量
身定做”的柔性化解决方案。
王总介绍道，其中的经济型柔性
焊接工作单元（Lean FlexArc）是在
基于对中国市场的分析调查基础上，
结合中国生产的实际所需而专门开发
的最新的、最具成本效益的柔性化弧
焊解决方案。新的 Lean FlexArc 工作
站充分考虑了亚太地区客户对于成本
控制的高要求，以及对焊接设备可焊
性的基本要求，在工作站内配备了 ABB
最新研发的高性价比、中端性能的焊
接功能包 RPB320 配合 IRB1410 来取代
原来的高端焊机和 IRB1600。该项解决
方案能广泛的应用在汽车工业和制造
工业的各焊接应用。
王总表示，不管是否有金融危机的
爆发，ABB 都一直以最严苛的要求发展
其技术和产品，ABB的技术是最领先的，
产品是最齐全和先进的，服务是最优质
的，“客户就是上帝”的真理并不会随
着经济的发展而淡漠，相反会越发凸现。
王总介绍，ABB 公司康桥新址占地
10 万平方米，是原有厂房的三倍，集
研发、生产和销售于一体，作为 ABB
机器人业务全球总部所在地，新厂房
拥有一流的生产环境和全球领先的机
器人生产线，它的落成将使 ABB 的产
能得到极大提高，产品线也更加地丰
富完善，以满足未来客户对机器人需
求不断增长的发展趋势。随着新工厂
的正式启动，ABB 将继续加大机器人技
术的研发力度，向结构模块化和可重
构化；控制技术的开放化、PC 化和分
散化；伺服驱动技术的数字化和分散
化；多传感器融合技术的实用化；工
作环境设计的优化；作业柔性化以及
系统网络化、智能化发展，从而大力
提升企业的柔性化生产水平，进而减
少人力投入，压缩生产周期，降低废
品率，提高生产效率。
王总表示，在瞬息万变的竞争中
ABB 会一直坚持以市场为导向、以客户
需求为己任的发展战略研发创新焊接
机器人技术产品。ABB 源源不断的专业
尖端技术和独一无二的远程服务将不
仅帮助客户有效提高生产效率、改善
产品质量、提升安全水平和节约成本，
同时降低对环境的危害，实现节能环
保的现代化绿色生产。
—— 访ABB机器人汽车零部件总经理 王国超
尖端技术引领焊接未来
王总认为，适应全球市场的新规
则和日益加快的发展步伐，是每一家
企业能否在本行业取得成功的最关键
因素。焊接工业机器人作为焊接自动
化领域的重要组成部分正扮演着越来
越重要的角色。
王总表示，ABB 一直在不断完善机
器人产品技术及配套应用软件，为客
户提供全套的焊接自动化解决方案。
此外，ABB 领先的机器人运动及控
制技术 TRUE MOVE & QUICK MOVE 能最
大限度的提高生产率，确保可靠的产
品质量，降低产品废品率。在弧焊方
面，尖端的多机协调运动技术，最大
可同时驱动 36 根轴，完全实现任何复
杂工件的焊接功能，并且 ABB 拥有目
前市场上唯一的虚拟焊接技术 VIRTUAL
ARC，专家级的支持，优化焊接工艺，
减少投资成本，全面提升市场竞争力。
在点焊方面，机器人外轴同步控制的
伺服焊接，配合其领先的伺服平衡补
偿技术；一体化集成的标准化点焊功
能包，可靠性高，性价比优；点焊控
制器与机器人示教器集成于一体的专
利技术，不仅操作简单快捷，还能有
效节省投资及使用成本。
新址落成 发展无限
金融危机是客观存在的，它仅仅
是影响市场发展的一个方面，不决定
一个企业的生死存亡，外因能起到的
只是推动和影响作用，更本质的是内
因——企业自身的发展。
16 │ 2009年06月 │机械工程导报
产业趋势Trends
编者按：本文取材自中国机械工程学会生产工程分会组织专家编写的《2008—2009机械工程学科发展报告》，该书已于2009年正式出
版，本文力求提纲携领，深入浅出，但因篇幅所限，只是引用了原文的部分内容，难免有含颇之处，望各位读者指正。
国外超精密加工领域
科学技术发展分析
超精密加工技术始终采用当代最
新科技成果来提高加工精度和
完善自身，故“超精密”的概念是随
科技的发展而不断更新。目前超精密
加工技术是指加工的尺寸、形状精度
达到亚微米级，加工表面粗糙度 Ra
达到纳米级的加工技术的总称。超精
密加工已不再是一种孤立的加工方法
和单纯的工艺问题，而成为一项包含
内容极其广泛的系统工程。
一、基础研究发展状况
当加工尺度达到纳米量级时，会
产生一系列介观物理现象，此时必须
用分子动力学、量子力学、原子物理
等理论来研究这一加工过程，进而建
立纳米级加工过程的理论，指导纳米
级超精密切削加工实践。因此，基于
分子动力学的纳米切削机理的研究受
到研究人员的广泛重视。
美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室
与日本大阪大学合作于 1986 年在世
界上成功实现了切削厚度为 1nm 的稳
定切削实验，并于上世纪 80 年代末
首先由美国 LLL 国家实验室的学者开
始应用分子动力学来模拟纳米切削过
程，之后日本等其他国家学者也开展
了这方面的研究，我国哈尔滨工业大
学等单位也开展了相关的基础研究。
但是目前的纳米切削机理的分子动力
学研究由于计算尺度的限制，存在着
被分析的原子数量少、对象材料单一、
仅局限在加工表面的几何特性、机械
特性等问题，还无法广泛地对实际的
纳米切削加工机理进行合理解释，无
法与实际切削实验结果进行对比分
析。因此，还需要从微观力学角度研
究材料去除机理，创立新的纳米级切
削加工及切削表面形成机理等理论体
系，建立准确的纳米级加工理论模型，
从而实现对实际纳米级超精密切削加
工技术的理论指导。
二、技术和产业发展状况
目前世界上的超精密加工强国以
欧美和日本为先，欧美特别是美国，
出于对能源和空间开发的重视，几十
年来不断投入巨额经费，对大型紫外
线、Ｘ射线探测望远镜大口径反射镜
的加工进行研究。如美国 NASA 推动
的太空开发计划，以制作 1m 以上反
射镜为目标，目的是探测Ｘ射线等短
波（0.1 ～ 30nm 波长）。由于Ｘ射线
能量密度高，必须使反射镜表面粗糙
度达到 Å 级来提高反射率。目前此类
反射镜的材料为质量轻且热传导性良
好的碳化硅，但碳化硅硬度很高，须
使用超精密切削、超精密抛光等方法
实现超精密加工。日本对超精密加工
技术的研究相对美、英来说起步较晚，
却是当今世界上超精密加工技术发展
最快的国家。日本超精密加工最初从
铝、铜轮毂的金刚石切削开始，而后
集中于计算机硬盘磁片的大批量生
产，随后是用于激光打印机等设备的
多面镜的快速金刚石切削，之后是非
球面透镜等光学元件的超精密切削。
目前，日本在声、光、图像、办公设
备中的小型、超小型电子和光学零件
文/生产工程分会
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 17
产业趋势Trends
的超精密加工方面具有优势。
（一）超精密机床
超精密机床是实现超精密加工的
首要基础条件。超精密机床技术目前
已经发展成为一项综合性的系统工
程，其发展综合利用了基础理论、关
键单元部件技术、相关功能元件技术、
刀具技术等。因此，技术高度集成已
成为超精密机床的主要特点。
（二）超精密切削技术
采用微量切削可以获得光滑而加
工变质层较少的表面。最小切削厚
度取决于金刚石刀具的切削刃钝圆半
径，切削刃钝圆半径越小，则最小切
削厚度越小。因此，具有纳米级刃口
锋利度的超精密切削刀具的设计与制
造是实现超精密切削的关键技术之
一。超精密切削用刀具材料目前均采
用天然单晶金刚石。目前国外高精度
圆弧刃金刚石刀具的刃磨水平最高已
达到数 nm。国内尚不能制造高精度
的圆弧刃金刚石刀具，切削刃钝圆半
径只能达到 0.1 ～ 0.3µm，生产中使
用的高精度圆弧刃刀具均依赖于进
口，价格昂贵。金刚石刀尖切削刃钝
圆半径从理论上可达到 3nm，但目前
还无法直接测量。
由于金刚石刀具在切削黑色金属
如钢材时磨损严重，因此在黑色金属
的超精密切削加工中也可以采用高性
能陶瓷刀具、TiN、CBN、金刚石涂
层的硬质合金刀具以及 CBN 刀片，但
由于其加工表面质量不如天然金刚石
好，仅用于表面质量不十分严格的场
合。超精密切削加工技术可以将铝、
铜等软质金属光学零件加工到所要求
的精度，但不适宜加工硬脆材料。
微小结构表面切削加工是超精密
切削的一个新的研究方向，目前德国
和日本在该领域的研究处于国际领先
水平。德国夫琅和费生产技术学院用
微小单晶金刚石刀具加工出表面特征
结构尺寸小于 100μm 的金字塔微棱镜
阵列和壁厚 1.5µm、高 200µm 的微薄
壁结构，采用快速伺服刀架还加工出
具有微反光面阵列的集成镜片。日本
东北大学在单晶金刚石车床上安装快
速伺服刀架，加工出了用于多轴位置
测量编码器测量的，标准波长和峰谷
高度差分别是 300µm 和 0.3µm 的微小
正弦网格表面。我国尚未开展微小金
刚石刀具相关技术的研究。
（三）超精密磨削技术
超精密磨削技术就是为适应硬脆
材料的高精度高表面质量的加工需要
而发展起来的，硬脆材料超精密磨削
可获得高度的镜面。但与单刃刀具相
比，其产生的磨削阻力要大数倍乃至
百倍。为了获得高的磨削精度，必须
要有高刚度的砂轮和磨床。
对硬脆材料的磨削，要生成微小
切削必须采用微细磨粒的砂轮，而要
产生自锐性必须使磨粒脱落的可能
性增大。树脂结合剂砂轮因结合剂较
软使砂轮自锐性显著提高，比金属结
合剂砂轮磨削质量好。但是，磨削阻
力会引起砂轮面的变形和精度恶化问
题。为解决砂轮的高刚性化，采用玻
璃质固化的微细金刚石砂轮具有气孔
且易排屑，适用于高质量，高精度
的 磨 削。ELID（Electrolytic in-
process dressing）磨削技术是日本
物理化学研究所大森整等人于 1987
年提出的磨削新工艺，它利用在线的
电解作用对金属基砂轮进行修整，使
砂轮始终以最佳磨削状态连续进行磨
削加工，从而达到超精密镜面磨削。
ELID 磨削工艺很好地解决了金属砂
轮的钝化和修整难题，保持了砂轮的
锋利性。而其最大的特点在于，采
用粗粒度的 ELID 技术可代替通常的
磨削技术 ；采用 1 ～ 10µm 微磨粒可
代替一般的超精密磨削和研磨 ；采
用 0.1 ～ 1µm 超微粒砂轮的 ELID 技
术可进行超精密镜面磨削，现已生产
出粒度为 0.5nm、以铁粉作结合剂的
金刚石砂轮，磨削的表面粗糙度为
0.5nm，适用于磨削精细陶瓷、玻璃
以及单晶材料。
超精密磨削要求机床具有很高的
精度和刚度，砂轮轴的高速旋转必须
使用价格昂贵的轴承，而某种程度的
振动总是不可避免的。磨削过程中需
要对砂轮不断地进行修整，以保持磨
粒的锐利，防止磨屑堵塞砂轮烧伤工
件表面，容屑空间及其保持性成为制
作超微细磨粒砂轮的主要难题；另外，
磨削过程中，工件与砂轮主要为线接
触方式，加工具有单向性，很难保证
加工表面的均匀性 ；非导磁性工件装
夹困难。这些问题都限制了磨削加工
可获得的表面质量。
如果能控制单颗磨粒对工件的法
向载荷并使之小于中位 - 径向裂纹或
侧向裂纹产生的临界载荷，此时工件
可能仅发生弹性变形，则可实现无亚
表面损伤的加工或塑性域加工。然而，
由于中位 - 径向裂纹的临界载荷远小
于侧向裂纹的临界载荷，因此，陶瓷
材料的塑性加工过程中可虽然能获得
较高的表面质量，但不可避免地会存
在较大的加工变质层（非晶层、位错、
塑性变形等），深度大约在几微米到
几十微米之间。即使用 40000# 金刚
石磨具 ELID 加工的单晶硅片，表面
粗糙度虽然可达到 Ra2.8nm，但仍有
1µm的加工变质层。
18 │ 2009年06月 │机械工程导报
产业趋势Trends
传统加工理论认为材料去除是
建立在塑性变形或脆性断裂的基础
上的，弹性域能否进行超精密加
工。日本茨城大学的周立波、江田
弘 等 用 1 ～ 3µm CeO2 的 酚 醛 树 脂
砂轮对单晶硅进行化学机械磨削
（Chemical mechanical grinding，
CMG），与 CMP 加工的单晶硅片相比，
表面粗糙度和平面度相近（CMP ：
Ra0.76nm, P-V5.22nm ；Ra0.79nm,
P-V5.42nm），但无加工变质层（CMP
后有 3nm 的损伤层）。CMG 的原理是，
在干式加工状态下 CeO2 与 Si 发生固
相反应，CeO2 的硬度介于 Si 和反应
生成物之间，CeO2 磨粒可去除反应
生成物而不会对工件形成损伤。目
前，应用软磨料磨削技术薄化加工
50µm 以下厚度硅片的研究正在进行
中。因此，可以说 CMG 是在化学作
用的基础上在弹性域内实现了超精密
加工，从这个角度看，基于软质磨料
固相反应原理的超精密加工均可划入
弹性域加工范畴。
澳大利亚学者 Zhang 等对单晶硅
片的力学特征进行了深入研究，在此
基础上提出了一种无化学作用的无亚
表面损伤加工方法。他们认为 β-tin
相的产生与否是亚表面损伤是否产生
的标志，如果磨粒对工件的载荷小于
β-tin 相产生的临界值，则不会有亚
表面损伤产生。
确定量微磨技术是采用高刚度、
高精度、高稳定性机床，通过精确控
制砂轮的切削深度、磨削速度、进给
量，以及砂轮和工件之间的相对振动
等参数，减小磨削加工过程的不确定
性，减小工件表面的亚表面损伤，达
到高精度、高表面质量的高效率加
工。其表面粗糙度可达到均方根值
RMS3nm，优于研磨加工的质量，加工
效率为传统研磨效率的数倍。
近年来，日本的一些学者根据电泳
沉积（Electro phoretic deposition）
原理，对利用超细磨粒的电泳特性制
作砂轮的可行性进行了大量研究，认
为这种方法能有效地解决传统砂轮制
造所产生的微细磨料易团聚、均匀性
差、无气孔、易整块脱落等缺点。日
本的池野顺一等人利用这种方法制作
的二氧化硅磨料砂轮对单晶硅片、蓝
宝石基片的磨削实验得到了 Ra0.6nm
的超光滑表面。
日 本 一 些 公 司 已 经 能 够 生 产
#8000、#12000 或更细粒度的陶瓷结
合剂金刚石砂轮（通常是做成丸片在
安装在基体上形成磨具），并在硅片、
蓝宝石基片超精密磨削领域得到了推
广应用，所加工硅片的表面粗糙度 Ry
小于 20nm。
（四）超精密抛光技术
晶体材料的无损伤表面抛光技术
是以不破坏极表层结晶结构的加工单
位进行材料微量切除加工的方法。磨
料微粉配合抛光盘的机械作用对工件
的表面粗糙度起直接影响。只有使
每个机械作用减至最小值才可能保
证获得超平滑工件表面。抛光盘面
的弹性材料都可看成是磨料的夹具，
更软的极限物质应当是水或气体。
弹性发射加工（Elastic emission
machining，EEM）及浮动抛光是将气
体或液体作为磨料的夹具，这就可把
抛光的机械作用限制在最小。抛光中
发生的加工变质层是由于磨粒的机械
作用及抛光盘的摩擦作用引起的。如
机械作用小的液中研磨法、化学机械
抛光、EEM、浮动抛光等抛光法可实
现无损伤加工。特别是 EEM 及浮动抛
光，微细磨料在工件表面浅浅划过时
的作用仅仅是原子或分子级的有序加
工。如从加工面上形成原子或分子切
屑的话，就得导入量子力学理论进行
分析和基础研究。
目前，抛光加工中材料的去除单
位已在纳米甚至是亚纳米级，在这种
加工尺度内，加工区域氛围的化学作
用就成为抛光加工不可忽视的一部
分。物理作用与化学作用复合的加
工方法已成为超精密加工技术的重
要发展方向。硅片的化学机械抛光
（Chemical-mechanical polishing，
CMP），加工液在硅片表面生成水合
膜，可以使加工变质层的发生减少。
因此，在加工过程中的化学反应结果
对材料的去除及减少加工变质层是有
利的。蓝宝石的干式化学机械抛光时
采用石英玻璃抛光盘，及干燥状态下
的 0.01µm 直径的 SiO2 磨粒来抛光蓝
宝石。磨粒与蓝宝石之间发生界面固
表 1 新原理的超精密抛光方法
抛光方法 抛光剂
化学机械抛光（CMP）
化学溶液加磨粒
机械化学抛光软质磨粒（与工件发生固相反应）
水合抛光 过热水蒸气
无污染抛光 纯水或冰
水面滑行抛光 化学溶液
悬浮抛光 软质磨粒
弹性发射加工 软质磨粒
磁流体抛光 磁流体
电泳抛光 电场控制磨料
磁悬浮抛光 磁流体
磁磨料抛光 磁性磨料
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 19
产业趋势Trends
相反应，生成富铝红柱石（Mullite），
然后通过玻璃抛光盘的摩擦力将其从
蓝宝石表面剥离，实现抛光加工。
近 30 多年以来，众多学者采用
各种原理或方式开发了一系列的无加
工变质层、无表面损伤的超精密抛光
方法。这些超精密抛光方法如加工条
件控制恰当，抛光表面粗糙度均可达
到亚纳米级。
Yasunaga 等人用 SiO2 抛光蓝宝
石，用 BaCO3、CeO2 和 CaCO3 抛光单
晶硅，用 Fe2O3 和 MgO 抛光石英，并
获得 Å 级表面粗糙度的抛光表面。
1．超精密无损伤抛光新技术
无损伤表面抛光技术是以不破坏
极表层结晶结构的加工单位进行材料
微量去除的加工方法。可以按加工状
态，将无损伤抛光看作是机械作用和
化学作用所进行的，它们的组合形成
了各种抛光法。这些方法可分为 ：机
械微量去除抛光、化学抛光、化学机
械复合抛光。机械微量去除，只限定
于磨粒作用区域的机械抛光。其抛
光效果取决于被加工材料和磨粒的硬
度、磨粒形状、抛光盘保持抛光剂的
性能等物理特性。化学抛光是在软质
抛光盘上用化学液进行腐蚀抛光。其
最大优点是没有变形损伤层，但缺点
是有腐蚀破坏层，需要特殊工序将化
学腐蚀剂及表面腐蚀破坏层去除。化
学机械复合抛光中有借助施加机械能
作用，引起被加工材料表面发生物理
化学变化，有产生固相反应的干式机
械化学抛光，也有在机械作用同时再
施加化学作用，借助加工中的摩擦热
和局部应力应变，并由加工液促进化
学作用的湿式化学机械抛光。
机械作用是微量去除作用和摩擦
作用，包含电解作用的化学作用是溶
去作用和皮膜形成作用。例如，用于
不锈钢镜面加工的电解复合抛光。用
硝酸钠水溶液，通过电解作用形成非
导体化膜，然后用固着磨料和游离磨
料的擦划作用进行加工，更为极端的
是，完全不使用磨料的化学抛光法。
如 P-MAC 抛光，其机械作用通过抛光
盘的摩擦获得，材料的去除是通过抛
光液的化学溶去进行的。
2．非接触抛光
非接触抛光是指使工件与抛光盘
在抛光中不发生接触，仅用抛光液中
的微细粒子冲击工件表面，以获得
加工表面完美结晶性和精确形状，去
除量为几个到几十个原子级的抛光方
法。非接触抛光既可用于功能晶体材
料抛光，也可用于光学零件的抛光。
3．界面反应抛光
过去，硬脆电子功能陶瓷材料的
加工基本上是利用硬质磨粒的机械压
入、刻划作用为主的研磨和抛光。通
常在工件表面留有加工变质层。为了
消除加工变质层，一般采用化学抛光
和电解抛光加工，但又会造成形状精
度降低。为了克服上述缺点，必须开
发新的抛光法，以实现功能陶瓷的高
精度高质量抛光加工。
在工件与磨料的摩擦界面上的机
械能一部分转化为热能，使界面真实
接触部位处于高温高压状态，处于这
种状态的界面是不稳定的，各物质之
间很容易互相渗透，化合物很容易产
生和分解。这种界面反应一般称为机
械化学反应。如果将反应生成物控制
在工件表层极小的深度内（一般只有
数个 Å），因其加工单位很小，就可以
在不伤及母材情况下使其脱落，可以
获得一般机械加工绝对达不到的超精
密表面。这就是一边反应生成易于去
除的局部软质生成物，一边进行加工
的界面反应抛光方法。
可用于抛光加工的界面反应现象
有机械化学固相反应和水合反应现
象，相应的抛光方法称为机械化学抛
光和水合抛光。这些新方法与传统的
抛光法相比在加工机理上是完全不同
的。由于不必使用弹性抛光盘而使加
工的面形精度得以提高。由于利用了
化学反应，所形成的加工变质层极小。
界面反应抛光将可能成为功能陶瓷元
器件基片超精密加工的主要方法。迄
今为止，对蓝宝石、水晶、硅等都表
明了使用这种新方法的可能性。
4．电、磁场辅助抛光
电场和磁场辅助抛光加工（Field-
assisted fine finishing，FFF 或
场致抛光）是通过控制电、磁场的强
弱控制磨粒对工件的作用力，进行抛
光的加工方法。磁场辅助抛光主要包
括磁性磨粒加工、磁流体抛光和磁流
变加工三种。磁流体抛光有悬浮式和
分离式两种，前者将磨粒混入磁流体
中，通过磁流体在磁场作用下的“浮
置”作用进行抛光 ；后者的磨粒不混
入磁流体中，而是利用磁流体向强磁
场方向移动的特性，通过橡胶等弹性
体挤压磨料，对工件进行抛光。电场
辅助抛光主要是指电泳抛光，它利用
胶体粒子在电场作用下产生的电泳现
象进行抛光。
5．曲面超精密抛光技术
近年来，出现的新的曲面研磨抛
光方法有磁性磨粒加工、磁流变加工、
气囊抛光、应力盘抛光等几种。
1） 磁 性 磨 粒 加 工（Magnetic
abrasive finishing，MAF）
磁性磨粒加工是利用磁性磨粒
（由磨粒与铁粉经混合、烧结再粉碎
20 │ 2009年06月 │机械工程导报
至一定粒度制成）对工件表面进行研
磨抛光的加工方法。加工时在工件和
磁极间充满磁性磨粒，磁性磨粒在磁
场作用下沿磁力线形成“磁刷”，通
过工件和磁极的相对运动完成加工。
磁性磨粒加工的特点可概括如
下 ：①几乎不受工件几何外形限制，
可研磨抛光平面、圆柱面、圆管内
表面、外圆球面、复杂曲面、缩颈
气瓶内表面（内圆球面）等多种形
面。②对设备精度和刚度要求不高，
没有传统精密设备的振动或颤动等
问题。③磨粒与工件表面之间并非
刚性接触，所以即使有少数大磨粒
存在或工件表面偶然出现不均匀硬
点，也不会因为切削阻力突然改变
而划伤工件表面。④加工中磁性磨
粒的切削刃不断更换，具有自锐功
能。⑤加工压力可由激磁电流控制
磁场强度决定，整个加工过程可做
到全面自动化。⑥可使工件表面产
生残留压缩应力，提高工件的抗疲
劳强度。但主要问题是，磁性磨粒
的制备过程复杂因而成本高昂，使
该方法的应用受到一定限制。
2）磁流变抛（Magnetorheolo-
gical finishing，MRF）磁流变抛光技术是 20 世纪 90 年
代初由 Kordonsky 等发明的，它利用
磁流变液在磁场中的流变特性对工件
进行研磨抛光加工。MRF 具有流体抛
光法的优点，抛光后无亚表面破坏层，
由抛光引起的表面残余应力小，可获
得很好的超光滑表面，MRF 抛光效率
比流体抛光的效率高很多。磁流变液
的流变特性可以通过调节外加磁场强
弱的来控制。
磁流变抛光方法，可以认为是以
磁流变抛光液在磁场作用下，在抛
光区范围内形成具有一定硬度的“小
磨头”对工件进行抛光。“小磨头”
的形状和硬度可以由磁场实时控制。
磁流变抛光是一种柔性抛光方法，
不产生亚表面损伤层、加工效率高、
表面粗糙度低、能够实现复杂表面
的抛光加工 ；通过控制磁场分布形
状和加工区域的驻留时间，可以实
现确定量抛光。
3）气囊式抛光（Ballonet tool
polishing）
近年来，精密光学镜片的抛光普
遍采用计算机控制光学表面成形技
术，其基本思想是利用一个比被加工
元件小得多的抛光工具，根据光学表
面面形检测的结果，由计算机控制加
工参数和加工路径，完成加工。2000
年伦敦大学光学科学实验室和英国
Zeeko 公司联合提出的气囊抛光即此
类技术中的一种，气囊式抛光的运动
方式与普通计算机数控抛光不同，采
用独特的进动方式。
其使用的抛光工具是特制的柔性
气囊，气囊的外形为球冠，外面粘贴
专用的抛光模，如聚氨酯抛光垫、抛
光布等。将其装于旋转的工作部件上，
形成封闭的腔体，腔内充入低压气体，
并可控制气体的压力。抛光头本身旋
转形成抛光运动。工件可以旋转，并
可作 x、y、z 向的数控联动运动。在
工件为回转体表面时，工件旋转并作
x、z 向的数控联动运动 ；在工件为自
由曲面时，工件不旋转而作 x、y、z
向的数控联动运动。为使抛光头气囊
表面抛光模磨损均匀，在抛光时，抛
光头做一定的摆动（但气囊球面的中
心位置不变）。气囊式抛光方法适合
平面、球面、非球面、甚至任意曲面
的抛光（质量控制）和修整（面形控
制）。可以加工非球面（包括离轴非
球面）、自由光学曲面等。能够抛光
光学玻璃、镀镍铝、不锈钢、石墨纤
维等多种材料。
4）应力盘抛光（Stressed-lap
polishing，SLP）
计 算 机 控 制 小 工 具 抛 光 技 术
（CCOS）的整个加工过程是一个闭环
控制过程，对局部误差的修正非常
有效，但容易产生局部的中高频残
差（加工后的面形可以看成是要求
面形与低、中、高频残差的叠加），
对最终光学系统的质量产生影响。
为此出现了应力盘抛光方法，该方
法采用大尺寸弹性盘为工具基盘，
在周边可变应力的作用下，盘的面
形可以实时地变形成所需要的面形，
与非球面工件的局部面形相吻合，
进行研磨抛光加工。应力盘抛光技
术具有优先去除表面最高点或部位
的特点，具有平滑中高频差的趋势，
可以很好地控制中高频差的出现、
有效地提高加工效率。
应力盘面形控制的一种实现方
式，应力盘周围上装有 12 个驱动器
和连杆装置，12 个驱动器分为四组，
每三个构成一组成等边三角形分布，
每个驱动器装有着力点和测力传感
器，四组等边三角形合力可以产生需
要的弯矩和扭矩。在 12 个变力矩的
作用下，应力盘能够产生需要的变
形。
目前，世界上很多大型天文观测
反射镜的加工都采用 CCOS 方法以及
应力盘抛光方法。由于计算机控制抛
光可以精确地控制研抛过程中的材料
去除量，和传统的研抛相比，大大提
高了加工效率，缩短了加工周期，并
且提高了成品率。
产业趋势Trends
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 21
产业趋势Trends
2020年后重点发展的
先进成形技术发展构想
文/李新亚 机械科学研究总院 先进成形技术与装备国家重点实验室
先进成形技术代表成形加工业的未
来，一直得到国家的高度关注。
近几十年来先进成形技术在国内外的
快速发展，促进了成形生产的优质、
高效、低耗、清洁、灵活。
引领未来的前沿技术以取得原创
性的成果，支撑我国装备制造业快速
发展，实现先进成形技术的跨越式进
步为目标。目前，成形制造业正在从
资源密集型向知识密集和适应型转变，
朝着自适应化、数字化、网络化、基
于知识和可持续发展的方向发展。
自适应制造着眼于敏捷、柔性、
单件小批量生产，这是通过信息和通
讯技术以及充分的人机交互来实现的；
数字化制造的目的是实现所有制造过
程的数字化，包括通过数字模型和先
进的信息通讯技术集合来对新的生产
设施建模、规划和模拟；网络化制造
允许在迅速变化的市场中，通过全球
资源的利用和更紧密的客户和供应商
的整合，存在一个充满活力的、高附
加值的全球合作和分工；基于知识的
制造是先进科学知识、技术和组织在
工程和生产过程中迅速、无缝的整合
和利用。信息、纳米、生物和认知技
术的统一将对基于知识的成形制造产
生深远的影响。
一、无废弃物成形技术成为行业有
力支撑
无废弃物成形技术是指加工过程
中不产生废弃物，或产生的废弃物能
在整个制造过程中作为原料而利用，
并在下一个流程中不再产生废弃物的
加工方式。无废弃物成形加工既减少
了废物、污染和能量消耗，又不会破
坏环境，必然成为未来先进成形工艺
的主流。日本铸造工厂最近提出了 3R
的环境保护新概念，即：减少废弃物、
重用及回用。
实现废弃物零排放需不同领域融
合，如坯件精密成形及高速干式加工、
激光焊接、镀层厚板的冲孔加工等不
同工艺的综合利用，可在环境保护方
面取得极为理想的效果。
二、多种工艺集成成形技术取得新
突破
CAD/CAM、FMS、CIMS、并行工程、
快速原型等先进制造技术及理论的出
现，使加工与设计之间的界限逐渐淡
化，并走向一体化。同时冷热加工过程、
检测过程、物流过程、装配过程之间
的界限亦趋向淡化消失，而集成于统
一的制造系统之中。而在成形过程中，
一个零件的形成可能需要通过几道或
十几道成形和制造工艺，未来也将会
出现多种工艺集成成形技术，在缩短
加工周期、降低加工成本的同时，保
证甚至提高零件的成品率。比如，精
确冲锻成形、合金铸锻一体化成形技
术及设备等。
三、全工序无人化智能成形生产方
兴未艾
市场激烈的竞争，生产方式将由
大批量单品种转向多品种变批量生产
方式，为快速响应市场又要求成形的
高速度，各种传感器、计算机、信息
和控制技术促进成形生产线从单机自
动化向系统的自动化、柔性化和集成
化发展。最后整个成形生产过程将实
现全工序无人化、智能化。
具有柔性和自适应性的自动化技
22 │ 2009年06月 │机械工程导报
产业趋势Trends
术采用新的智能控制、认知人机交互、
自学习系统、环境智能和无线通讯。
在不同的成形工艺阶段，不同的工业
机器人进行操作，互相之间进行通讯，
并互不干扰地进行工作。ABB 最近推出
了 IRC5 控制器通过全新 MultiMove 功
能，能够由一台控制器控制多达 4 台
机器人和总计 36 个轴，从而可以很容
易实现复杂的协调运行。瑞典 Neos 公
司开发出一种高精度、高可靠性的可
切割、钻孔、铣削、磨削、装配、搬
运的多功能机器人，用于多家著名汽
车厂和飞机公司。图 1 中所示是两个
Motorman 机器人在进行弧焊，两台机
器人协调动作，焊接同一个工件，工
件放在两轴变位机上。未来将实现多
达百台以上的机器人群与微机及周边
智能设备和操作人员形成一个大群体
( 多智能体 )，并具有自学习性和环境
智能性。这时就需要突破检测传感技
术、信息传送技术、信息识别与处理
技术、快速响应制造系统技术、精密
机械技术、故障诊断技术等关键技术。
人工神经网络 (ANN) 是模拟智能
生物的神经网络对信息进行并行处理
的一种方法。现在人工神经网络已开
始初步应用于板料冲压成形。板料冲
压成形过程是一个同时包含几何、材
料和边界条件非线性的非常复杂的力
学过程。随着计算机的应用和发展以
及有限元方法的成熟，近年来发展了
板料成形数值模拟技术。在进行板料
拉伸成形工艺分析时，利用人工神经
网络进行成形缺陷预测，可以减少数
值模拟的次数，建立各种工艺参数和
模拟结果之间的映射关系，大大提高
了工作效率。CAE 软件对冲压件成形模
拟的能力已经相当高，所以可以使用
其模拟数据作为神经网络的样本数据，
而不使用真实的实验数据。二者的结
合，可以大大减少人力、物力、财力。
虽然目前专家系统可使计算机控
制系统具有类似人类专家的解决问题
的能力，但其解决问题主要依赖已有
数据库，在知识的获取方面存在困难，
自学能力差。未来建立的人工神经网
络是一种通过利用计算机对人类大脑
功能进行抽象、简化和模拟而建立的
高度非线性系统，它具有自组织、自
学习、容错性和并行处理信息的能力，
特别适合处理复杂问题，是对专家系
统的有力补充。目前，人工神经网络
技术已有多种不同的结构模型，今后
会将多种结构模型合理结合，充分发
挥人工神经网络技术的自身优势，与
专家系统、模糊控制技术相辅相成。
四、共享虚拟现实成形生产线普遍
推广
虚拟现实技术被国外称为“十大
超越人类极限的未来技术”之一，共
享虚拟现实成形生产线支持新型设施
和系统的设计、安装和维护的模型和
工具、生产线纵向整合系统的模拟、
基于先进复杂系统理论的建模和仿真、
用仿真工具代替传感器以及对生产线
范围内可控因素的整体建模和仿真，
包括对各个工序的工艺设计实时观测
及综合分析。同时，该虚拟生产线不
仅仅具有视觉上的逼真效果，还会有
逼真的触觉，听觉等。
在虚拟现实技术集成的同时，采
用支持远程协作的分布式虚拟现实系
统进行设计、生产，不同国家和地区
的工程师们可以通过计算机网络实时
协作进行设计、修正。在设计生产线
过程中，各部件可以共享同一个虚拟
世界，可查看对方任何一个位置的图
像，通过视频传递相应的定位方向，
在系统中采用虚拟快速成形技术。
五、自诊断材料特种成形是新热点
陶瓷材料原本是一种几乎不能塑
性变形的材料，荷载超过极限应力值
时，就会发生瞬时破坏。为此，人们
期望能找到一种方法，以期陶瓷构件
在遭受破损或破坏前测知其极限应力。
目前一种结构用陶瓷材料已具有自诊
断功能。这种材料在作用荷载达到规
定值时会发出声波信号以下简称“信
号”，适合制作在高温等恶劣条件下工
作的如燃气轮机翼叶片之类的构件。
未来技术中，在外部复杂环境影
响作用下，对环境有自适应性，在运
行过程中能够自我诊断、实时报警的
金属基复合材料、无机复合材料、功
能纳米材料等及具有感知环境变化、
抗复杂环境侵蚀的多种聚合物材料将
成为技术更新的一个热点。由特种功
能材料成形的零部件在满足生产安全
要求及产品质量约束等条件下，具有
自诊断和预测疲劳、过载、磨损、裂纹、
腐蚀等功能，因此当其制成的零件遇
到故障时会自动提示报警。如在桥梁
和其他结构中，利用具有自我诊断功
能的合金，可以对结构疲劳和过载发
出信号，就可以大大提高设备的可靠
性，减少对定期维修的需要。而为保
证特种功能材料的自诊断能力在成形
图 1 Motorman 机器人进行弧焊
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 23
加工之后仍然存在或有所加强，则今
后必须研制针对自诊断材料的特种成
形工艺。
六、动态回复设备应用于成形过程
现有的设备回复修复技术都是静
态定向技术，既浪费生产时间也存在
环境差异。而动态回复再生技术是指
将环境信息和生物细胞单元特点融入
成形装置和材料的设计、制造中，成
形设备在进行生产过程中能够通过自
调节的方式调整到最佳工作模式。根
据环境变化适时调整，不断进行高自
适应性的自组装、自强化、自愈合、
自补偿、自修复，使得应用过程始终
运行在最优状态。将这种设备应用于
先进成形加工过程，铸锻焊工艺的成
形周期将大大缩短，且可严格保证生
产质量。
目前，已在研究中的类似技术有
纳米动态减摩自修复技术，在生产不
停机、不解体的情况下，利用添加剂
中纳米颗粒的独特作用，通过摩擦化
学的方法在磨损表面原位生成一层具
有超强润滑作用的固体（或液体）自
修复膜，以补偿所产生的磨损，从而
达到磨损和修复的动态平衡，最终实
现损伤面自我修复的新技术。
七、太空成形制造技术得以实现
航天器轨道飞行可以提供微重力
环境，这个环境可以为人们提供地面
上难以获得的科学实验和生产工艺条
件。在这个环境中重力引起的自然对
流基本消除，扩散过程成为主要因素；
流体中的浮力基本消失，不同液体密
度引起的组分分离和沉浮现象消失。
利用这种理想的环境，可以开展微重
力下的金属凝固过程及成形工艺的研
究，以制造新的多用途的高性能合金，
如可以用于涡轮叶片和催化粉体的制
造。同时，太空中有极端的紫外线辐射，
原子氧，高度真空和其它污染，对某
些材料有严重的降质作用。这是地球
上的材料成形试验室很难完全模拟的。
随着航天事业的快速发展，空间
环境中的科学研究将成为新的热点。
目前，已逐步开展了一些太空的材料
实验。作为 NASA 国际空间站材料试验
的一部分，2007 年美国有数百种材料
接受了太空环境的考验。这些材料在
太空环境暴露 6 个月以后返回地球，
研究人员将确定太空环境对这些将用
于制造空间飞行器的先进材料有哪些
影响。其目的在于发展用未来航天器
的先进材料和延长多次返回地球的材
料的寿命。
八、生物成形技术成为热点
成形技术与生命科学相结合的生
物成形技术是未来先进成形技术的重
要发展趋势之一。生物成形技术主要
包括仿生成形技术和微生物成形技术。
（1）仿生成形技术成为研究热点
仿生成形技术是指在成形过程中
模仿生物外形结构的生长过程，使零
件结构最外层各处形状随其应力值与
理想状态的差距作自适应伸缩直至满
意状态为止。仿生成形技术应基于分
子自组装技术或分子自我复制技术。
如，将组织工程材料与快速成形制造
相结合，制造生长单元的框架，在生
长单元内部注入生长因子，使各生长
单元并行生长，以解决与人体的相容
性和与个体的适配性及快速生成的需
求，实现人体器官的人工制造。
分子自组装的研究首先从生物体
系的研究受到启发 ：生命体系中大分
子的高级有序结构对其生物活性与功
能起着非常重要的作用，由许多弱相
互作用点共同作用使得很复杂的生物
高分子形成严格一致的分子形状和尺
寸，正是这弱相互作用对大分子三维
构筑的精确控制，才使得生命过程成
为可能并得以实现。以通过分子间相
互作用形成的有序分子聚集体高级结
构为对象，研究其形成、结构和性能
的科学，研究连接微观分子世界和宏
观复杂体系之间的多分子多层次有序
聚集体，不断尝试以各类分子作为构
筑单元，组装具有高级有序结构的分
子聚集体，认识分子聚集体结构调控、
构筑的规律、结构与性能的关系，进
而在化学与生命科学、材料科学之间
建立桥梁。主要是研究两个或多个分
子通过分子间的相互作用，如氢键、
范德瓦尔斯力、偶极 / 偶极相互作用、
亲水 / 疏水等相互作用及它们之间的
协同作用而生成具有特定结构和功能
的分子聚集体，是目前用来制造具有
一定有序结构、形貌和功能的纳米材
料的可靠途径，它的研究成为未来制
造仿生和人工智能的核心技术之一。
基于分子自组装的仿生成形技术可以
形成超精密的新型成形工艺，得到具
有智能化、微型化、功能集成化和自
适化、自修复和自进化能力的器件。
图 2 为基于分子自组装的光电分子器
件的成形制造过程。
产业趋势Trends
图 2 基于分子自组装的光电分子器件
24 │ 2009年06月 │机械工程导报
（2）微生物成形技术得到应用
未来的成形加工工艺也不再使用
目前的物理切割、化学腐蚀等方式，将
出现新型的微生物微细加工技术，利
用经过基因工程改造的微生物来达到
精确材料成形加工过程，不仅能够提
高生产效率，也能保护环境、精确成形。
生物微细加工法是利用微生物代谢过
程中一些复杂的生化反应来达到去除
多余材料，加工出其他加工方法不能
加工出的微小结构。目前已有用氧化
亚铁硫杆菌作为生物氧化剂，刻蚀以
铜及铜合金为材料的基片表面，得到
精细三维结构的方法。该类装置可通
过计算机控制加热微元件、电学或光
学等微元件阵列中各单元工作的时间、
空间分布，得到可控的复杂温度场及
多种物理、化学场，从而在容器内的
微生物中实现不同的工作温度或其他
物理化学场强度，进而达到调节微生
物的生化反应活性，并改变其与加工
对象的反应速率，以加工出特定的空
间微结构。通过卡具的三维运动，可
以实现对工件的多维加工。根据不同
微生物种类及加工对象，所加工出的
物体结构尺寸可在从毫米到纳米这样
一个较宽的量级范围内。但由于成形
原理同传统加工截然不同，因此微生
物成形过程中“自上而下”的工程技
术和“自下而上”的科学原理都必须
进行研究验证。
九、微纳成形成为常规技术
据《国际半导体技术指南》预测：
2010 年前后，当特征线宽减小到 50nm
后，微电子器件将接近物理极限，世
界进入纳电子器件时代，而微型成形
制造业是其基础。因此，2020 年后制
造业的常规性尺度将由微米级精度下
移一两个数量级，而且正在向终极目
标——原子级加工精度逼近。而微纳
成形主要是指微纳尺度或纳米、亚纳
米级精度的成形工艺，因此微纳成形
将成为工业的常规性技术。该工艺在
纳米层面上，通过增加或减少金属原
子和分子的数量来形成超精密零部件，
因此可对微机电系统（MEMS）的发展
提供有力支撑。以原子的精度生产绝
大多数产品，这一概念又被称为“nano
工厂”（图 3）。在纳米层次上，将会
发现新的方法来利用物质的属性，产
生一些拥有迄今为止，难以想象的智
能功能的混合有机体或无机体。纳米
世界的金属特性、表面质量和吸附性、
温度效应及摩擦、传热性能等同宏观
世界截然不同，因此微纳成形工艺将
成为一门全新的学科。
十、自适应产品成形制造技术获应用
自适应技术是指一类新的“智能
组件 / 智能构件”, 这些智能组件在
工作条件改变时具有主动 ( 自动 ) 适
应和目标优化调节的机械特性。使用
这些智能组件可改善系统机械特性、
效率、性能及其他特性，如避免震荡，
降低噪音和防止畸变损坏等。自适应
技术可用于所有能通过调整个别组件
的动态特性来改变其性能的所有产品
领域。自适应技术涉及的技术学科包
括 ：材料学、结构学、控制学和系统
技术，是一种决定性的面向未来的技
术。
自适应技术最早由航空航天工业
的研发开始，目前应用的重点行业已
转向汽车和工具机械制造。围绕自适
应技术产品的开发相应成形技术和装
备，甚至具有自适应功能的成形装备
将获得应用。
总之，随着上述新型成形技术的
出现及发展，先进成形技术将使传统
成形制造业的概念发生根本性的改变，
先进成形技术对制造业的革新提升作
用更是无处不在。总体来讲，先进成
形技术与装备将呈现以下发展趋势：
（1） 成形制造业将逐步减少对外
来不可再生能源的消耗，将利用微生
物、激光、超声波等取代传统的煤炭、
石油、电能等不可再生能源。
（2） 制造生产各工序界限逐渐模
糊，整体工序缩短。从产品设计、产
品成形、产品加工到产品包装各工序
进一步融合，同样成形设备从实验性
生产到规模化生产、从试验装置到量
产设备的界限逐渐消失。
（3） 单件小批量定制成为制造业
主流，批量已不再是生产成本的最主
要影响因素。由于模具等工具使用率
的降低、生产管理的科学化，小批量
的定制成本大幅度降低，设计费等成
为生产成本的决定性因素。
（4） 多行业技术融入成形制造业。
将传感技术、计算机技术、软件技术
嵌入成形制造中，同时与精密化工制
造、电子制造等相互渗透，相辅相成。
（5）由于先进成形技术与装备在
成形制造业中的比重不断提高，与成
形工艺过程相关的标准、规范、检测
装置等也会随之升级，因此会出现很
多新的行业标准、生产规范等。
图 3 分子成形制造工艺
产业趋势Trends
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 25
院长齐二石教授在天津大学会谈，就工
程师资格认证，特别是工业工程师资格
认证事宜，沟通信息，交换意见。双方
通过讨论达成共识：中国机械工程学会
开展工业工程师和见习工业工程师这项
工作很有意义，也十分必要。2008 年正
式启动见习工业工程师资格认证工作并
成立见习工业工程师资格认证工作组、
专家组。
7 月 9 ～ 10 日，中国科协工程教
育专业认证试点工作交流会在北京密
云召开。共有来自 11 个试点学会、13
个用人单位的 45 位认证专家、认证管
理工作者参加了此次会议。
7 月 19 日，机械工程师资格认
证第六次工作会议暨工程技术人员职
业发展需求研讨会在甘肃兰州进行。
中国机械工程学会、参与机械工程师
资格认证工作的省、自治区、直辖市
机械工程学会、合作机构以及认可此
项工作的企业代表共 50 人出席本次
会议。
7 月 21 ～ 26 日，中国机械工程
学会和英国工程技术学会第五次工程
师资格互认面试在甘肃金川集体举
行。共有 27 名工程技术人员参加了
现场面试。
4月 26 ～ 27 日，中国机械工程学
会教育培训工作委员会第二次全体会议
在杭州萧山召开。委员们探讨了学会开
展工程师技术资格认证发展的模式，一
致认为见习工程师作为技术资格认证序
列的一部分，存在较大的发展空间。
6 月，中国机械工程学会发布关
于印发《机械工程师专业技术资格证
书发放的有关规定》的通知（机学教
[2008]045 号），机械工程师资格证书
改为中国科协统一制作的《专业技术
资格证书》。
6 月 2 ～ 4 日，机械类工程教育专
业认证分委员会专家组对哈尔滨工业
大学机械制造及其自动化专业进行现
场考察。《华盛顿协议》正式成员澳大
利亚工程师学会也派专家观摩了此次
认证活动。
6 月 10 ～ 12 日，机械类工程教育
专业认证分委员会专家组对上海交通
大学机械工程及自动化专业进行现场
考察。
7 月 1日，中国机械工程学会继续
教育处处长罗平、副处长王玲、项目工
作人员付萍，与中国机械工程学会工业
工程分会主任委员、天津大学管理学院
教育培训与认证Education, Training and Certification
1月 17 日，英国营运工程师学会
（SOE）委托其香港分会与中国机械
工程学会（CMES）在北京举行了工作
会谈。会谈期间，两会人员一致认为
应该加强合作，促进彼此的发展，并
达成工程师技术资格互认意向。
3 月 21 ～ 22 日，教育部全国工程
教育专业认证专家委员会在京举办全
国工程教育专业认证培训会议。专家
委员会、各专业分委员会、进校考查
专家组成员，接受认证学校相关负责
人 100 余人参加了会议。
3 月 22 日，全国工程教育专业认
证专家委员会机械分委员会在北京召
开 2008 年工作会议。会议研讨并学
习了新修订的认证标准；讨论确定了
2008 年分委员会工作计划；交流了认
证考查的工作经验。
4 月 9 ～ 21 日，中国科协东欧工
程教育考察团访问了保加利亚、捷克
和波兰三国。考察团分别与保加利亚
科学技术联合会、捷克科学技术学会
联合会、波兰工程社团联盟举行了交
流会谈。访问了斯柯达汽车制造厂、
捷克化工大学、捷克科技大学、波兰
技术博物馆、戈蒂安工业集团波兰现
代玻璃厂。
2008年机械工程资格认证工作大事记
26 │ 2009年06月 │机械工程导报
证工作进行了讨论，提出了相关意见和
建议，就有关问题初步达成共识：积极
推进第二阶段试点工作；进一步规范认
证工作程序；通过认证专业要持续改进、
保持认证状态；加强认证培训工作；配
合中国科协，做好申请加入《华盛顿协
议》的准备工作；加强工作纪律，充分
发挥监督与仲裁委员会的监督职能；改
进完善专家委员会工作方式等。
11 月 15 日，2008 年“综合素质
与技能考试”在全国 23 个省、自治区、
直辖市举行。参加此次全国考试报名
人数 909 名，实考人数 767 名。考试
合格人数 448 名，合格率为 58.4％。
12 月 11 日，中国机械工程学会下
发《关于对包头市机械工程学会申请
成立“中国机械工程学会资格认证中
心包头市分中心”请示的批复》（机学
教[2008]101号），自本文件发布之日起，
原包头稀土高新技术产业开发区管理委
员会成立的“中国机械工程师资格认证
中心包头市分中心”予以撤销。
12 月 13 日，中国机械工程学会、
工业工程分会在学会工作总部联合召
开了见习工业工程师资格认证工作组、
专家组成立会议暨第一次工作会议。
会议讨论了实施见习工业工程师资格
认证工作涉及到的若干具体问题，确
定了 2009 年的工作计划。
12 月 18 日，中国机械工程学会机
械工程师资格认证中心在北京召开机
械工程师资格认证座谈会。参与资格认
证工作的专业分会总干事、省区市机械
工程学会秘书长及关心资格认证工作的
有关人员参加了座谈。
9 月 18 ～ 27 日，中国机械工程
学会组成以原副秘书长丁培璠教授为
团长的考察团一行 5 人对澳大利亚、
印度两国工程教育专业认证情况进行
了考察，先后访问了澳大利亚工程师
学会、全印度技术教育委员会国家认
证委员会、悉尼大学、格里菲斯大学，
全程观摩了悉尼理工大学 8 个专业的
认证过程。通过实地考察，使我国的
认证专家深入了解了《华盛顿协议》
签约组织的认证标准和过程，加深对
其倡导的专业认证理念、原则、方法
的全面理解，从而能够将其贯彻在国
内专业认证的实践中，保证我国工程
教育专业认证的标准和实施过程达到
国际标准。
10 月 7 日，中国机械工程学会印
发《机械工程师资格再注册管理实施
细则》（机学教 [2008]074 号）。
10 月 20 日，中国机械工程学会
与英国营运工程师学会签订工程师
技术资格互认合作协定。签约仪式
后，荣誉理事长陆燕荪为首批获得
CMES 机械工程师资格的 SOE 会员颁
发证书。
10月 28日，由秘书长RobinMcGill
先生率领的英国工程技术学会代表团
访问中国机械工程学会工作总部并与
学会签署了框架性的合作协议。11
月 4 日，IET 全 球 运 营 总 监 Andrew
Phillips 先生及 IET 北京办事处工作
人员一行 7 人再次访问中国机械工程
学会，就工程师技术资格认证、国际
学术会议、工程技术人员培训和科技
出版物等两个组织在未来能够开展合
作的项目进行研讨。
11 月 12 日，2008 年全国工程教
育专业认证专家委员会主任会议在京
召开。专家委员会主任委员、副主任
委员和部分秘书处成员参加了会议。
会议由专家委员会主任吴启迪主
持。会议听取了秘书处关于专家委员
会全体会议的准备情况汇报，审议了
秘书处关于《全国工程教育专业认证
手册》有关文件的修订意见，研讨了
专业认证下一阶段的工作安排，初步
达成以下共识：修订专业认证标准，
体现规定性与灵活性的统一；扩大认
证范围，增强认证体系的适用性；调
整认证专业规划，增强专业认证与注
册工程师制度的衔接；发挥工业界的
作用，增强组织协调能力。
11月 13 日，2008 年全国工程教育
专业认证专家委员会全体会议在京召
开。全国工程教育专业认证专家委员会
主任委员吴启迪及全体成员、工程教育
专业认证各分委员会（试点工作组）正
副主任（组长）、全国工程教育专业认
证专家委员会秘书处成员参加了会议。
全国工程教育专业认证监督与仲裁委员
会部分委员列席本次会议。会议听取秘
书处关于 2008 年开展专业认证工作的
总结汇报；听取监督与仲裁委员会关于
2008 年专业认证工作监督情况的汇报；
审议各分委员会（试点工作组）做出的
专业认证结论建议并进行了投票表决，
通过了 2008 年 19 个专业点的认证结
论：通过认证，有效期 3年。
11 月 13 日，全国工程教育专业认
证专家委员会秘书处组织召开了工程教
育专业认证工作研讨会。会议就 2009
年工程教育专业认证工作进行了深入研
究。会议就 2009 年的工程教育专业认
教育培训与认证Education, Training and Certification
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 27
企业为何受制内外利益集团
郑和七下西洋的壮举未能掩盖明朝
的虚弱。这是一个几乎从一开始
就注定要失败的王朝，因为开国皇帝
朱元璋设计的旨在加强王权的制度框
架却导致明王朝成为一个“没有管理”
的朝代，而最突出的表现就是各种利
益集团纷争迭起。结果，尽管有海瑞
的刚正、张居正的精明、戚继光的勇
谋和袁崇焕的忠义，在几十万女真人
面前，大明王朝的基业最终还是付予
了苍烟落照。
美国学者曼库尔 • 奥尔森在《国
家兴衰探源》一书中指出，利益集团
的数目及其成立时间的长短，同经济
增长具有统计学意义上的显著负相关。
其实企业亦如此，尽管并非所有的企
业失败都可归因于利益集团，但被利
益集团影响所笼罩的企业几乎都会出
问题。看看通用汽车、福特和克莱斯
勒今天的命运，我们就不难理解。在
企业经理层、工会、地区经理人、供
应商、相关政客等构成的各种利益集
团盘根错节的关系中，这些公司举步
维艰。
利益集团在企业有多种表现形式。
除了上述几种，严重的帮派主义、部
门隔断等也都可归类为利益集团。这
些在我国不少企业身上都能见到。当
然，企业内部的利益集团有时并不像
外部利益集团那样固定。
在合适条件下，利益集团之间能
取得均衡并实现共存。但一旦均衡被打
破，企业就会乱象丛生，究其原因就在
于利益集团的自利性。曼库尔 •奥尔森
认为，利益集团具有排他性，它们阻
碍了技术进步以及资源的流动和合理
配置，提高了社会交易成本，降低了
社会经济效益，因为它们只是从本集
团的利益出发，而不会关心社会总收
益的下降或公共损失。
管理新知 Management Insight
利益集团的产生及强弱与制度设计有密切关系，并关系到企业能否健康发展。
文/本刊特约记者 龚伟同
28 │ 2009年06月 │机械工程导报
除了美国三大汽车公司之外，在
不少企业身上，我们也都能发现利
益集团的踪影。索尼就很典型。多年
来，索尼业务部门之间 ( 尤其是电子
业务与内容业务之间 ) 的隔断一直很
难打破。这种现象背后其实就是各部
门已形成利益集团，它们只考虑本部
门的利益，而对企业的整体利益置之
不顾。这已严重制约到索尼在数码时
代的发展。
即使是英特尔 (0,0.00,0.00％ )
这样的成功企业也很难完全杜绝利益
集团。英特尔在个人电脑芯片业务之
外的多元化努力之所以收效不明显，
重要原因之一就在于围绕个人电脑芯
片业务已形成一个强大的利益集团。
英特尔前 CEO 贝瑞特将个人电脑芯片
业务比喻为沙漠中的高大石碳酸灌木，
这种树会分泌出有毒的油，杀死它附
近的所有植被。在葛鲁夫和贝瑞特任
内，任何非个人电脑芯片业务员工在
英特尔内部都会被视为二等公民。这
其实也是部门利益在作祟。
利益集团的产生及强弱与制度设
计有密切关系。依然以明朝为例。为
了强化王权，朱明王朝实行了虚内阁
制——与中国历朝相比，明朝内阁的
权力几乎是最弱的。结果造成王室与
内阁之间、内阁内部、内阁与司礼监
之间、内阁与六部之间矛盾重重，相
互掣肘，到明末更是演变为愈演愈烈
的党派之争。王朝就在各种利益集团
的争斗中不断衰弱，到李自成揭竿而
起时，朱明王朝已经在财政、军事等
方面形同破产。
在商业领域，我们来看看美国三
大汽车公司。1980 年代中期，通用汽
车率先实行岗位储备制度，其后福特
和克莱斯勒也相继推行。这项制度的
初衷是在工厂不需要那么多人时先把
他们储备起来，等公司情况转好时再
重返工作岗位。这项制度实施后，利
益集团之间的博弈愈发明显。在劳方，
由于没有限定工人“储备”时间的长短，
所以被“储备”的工人并不急于寻找
工作，而年龄大的工会工人也不愿离
职另寻工作或退休。更要命的是，这
项制度还刺激工人们不断制造出超过
消费者需求量的大量汽车。对于资方，
为避免支付高额的裁员遣散费，汽车
公司则宁可制造出利润率很低或根本
无利可赚的汽车。据估计，美国汽车
公司因此项制度所产生的成本每年高
达 14 ～ 20 亿美元。
另一个例子是德国大众汽车公司。
1960 年，德国政府将大众汽车私有化
并上市。同年，德国出台一条法律，
规定大众任何股东的表决权都不能超
过 20％，即使其拥有高于该比例的股
份，这就是后来为欧盟所诟病的《大
众法》。由于德国下萨克森州政府当时
是大众的最大股东，这实际上形同将
该州政府对大众的控制用法律的形式
固化下来。当该法与德国的工资自治
制度以及公司治理制度扭合在一起时，
大众就成为各利益集团的玩物，导致
成本居高不下。
利益集团一旦形成，就可能会产
生强烈的排异作用，对于不符合其当前
利益的一切极力排斥，不论对企业是否
有利。几年前，当福特公司决定任命前
波音公司经理人阿兰 •穆拉利为新 CEO
时，不少福特经理找到比尔 •福特，表
达他们的不满乃至愤怒，其理由很简
单——穆拉利不是搞汽车出身的。这
一切的背后则是因为穆拉利的上台可
能会触动他们的利益。
利益集团最大的弊端是增加了企
业协调成本，迟滞了决策和执行的进
程。前些年，卡夫公司曾实行双 CEO制，
结果导致其北美业务和国际业务两大
部门成为两大利益集团，不仅互相争
夺公司资源，而且公司很难就重大问
题达成一致，卡夫因此一度陷于混乱。
曼库尔 •奥尔森认为，在利益集团
被极权主义政府或外来入侵者削弱或废
除的国家，当建立了稳定或自由的法律
秩序之后，其经济就会迅速增长。对于
企业，情况却略有不同，因为外部利益
集团的问题往往不是靠企业本身的力量
就能解决的，而内部利益集团的瓦解也
并不必然会使企业走向健康发展之路。
不过，削弱利益集团的影响对于企业的
健康发展却是必要的。
需要强调的是，如前所述，由于
制度安排与利益集团密切相关 ( 制度
往往也是利益集团博弈的结果 )，且
制度常具有刚性和两面性的特点，因
此企业在进行制度设计时应对该因素
予以充分考虑，并处理好近渴与远虑
的关系，以避免企业受制于内外利益
集团。此外，还要密切关注利益集团
所产生的无形成本对企业发展的制约，
并及早采取措施予以解决，否则企业
将会积重难返。
管理新知 Management Insight
利益集团的产生及强
弱与制度设计有密切关系。
利益集团一旦形成，
就可能会产生强烈的排异
作用，对于不符合其当前
利益的一切极力排斥，不
论对企业是否有利。
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 29
■ 首台国产百万千瓦级反应堆压力
容器制造成功
6 月 15 日，我国首台国产百万千
瓦级核电反应堆压力容器——岭澳二
期项目 4# 机组反应堆压力容器在广州
制造成功并顺利发运。业内人士称，
这代表我国核电关键设备国产化取得
重大突破。
■ 日开发铁系超导材料简易制作法
日本物质材料研究机构和日本科
学技术振兴机构 10 日发布消息称，这
两个机构下的一个联合研究小组开发
出一种可以很简单地制造出铁系超导
材料的方法，大大推进了新型超导材
料的实用化进程。
此次日本的联合研究小组开发出
的简易制造方法具体操作为，在一根
直径 6 毫米的铁质细管中填入硒碲化
合物，再将其拉长，封入石英玻璃管
中进行热处理。在处理过程中，铁与硒、
碲会发生化学反应，从而制造出由铁、
硒、碲构成的超导体线材。
■ 国产中低速磁悬浮列车试运行
上世纪 80 年代，我国中低速磁浮
交通系统开始研发。目前已掌握了核
心技术，拥有了全部自主知识产权，
具备了进入实用化、产业化阶段的各
项条件。
中低速磁浮交通用电磁力将列车
悬浮和进行导向，采用直线电机牵引
运行，设计时速为 100 至 120 公里。
■ 中国首列实用型磁悬浮列车下线
可批量生产
我国首列实用型磁悬浮列车已经
研发成功。6 月 16 日，北京控股磁悬
浮技术有限公司常务副总经理王平说，
公司研发的磁悬浮列车已经是样车，
时速能达到 120公里，每节载客 168人，
由于噪音低适合人口稠密的城市采用
作为公共交通。
据悉，磁浮车就是没有车轮的轨道
车，全铝合金的轻量化车体在电磁力作
用下完全“腾空”，轮轨之间没有摩擦，
也就没有了普通列车的刺耳噪音。
■ 5月份全国规模以上工业企业增
加值同比增长8.9％
5 月份，全国规模以上工业企业
（年主营业务收入500万元以上的企业）
增加值同比增长 8.9％，比上年同期回
落 7.1 个百分点，比上月加快 1.6 个
百分点。1 ～ 5 月份，全国规模以上工
业企业增加值同比增长 6.3％。
从 主 要 行 业 看， 纺 织 业 增 长
8.3％，化学原料及化学制品制造业
增长 11.1％，非金属矿物制品业增长
14.7％，通用设备制造业增长 9.3％，
交通运输设备制造业增长 12.8％，电
气机械及器材制造业增长 11.2％，通
信设备、计算机及其他电子设备制造
业增长 4.3％，电力热力的生产和供
应业增长 1.0％，黑色金属冶炼及压
延加工业增长 2.3％。
■ WAPI重启国际标准进程
在近期的国际标准组织 ISO/IEC
JTC1/SC6 会议上，宽带无线局域网
WLAN的国家标准WAPI首次获得包括美、
英、法等 10 余个与会国家成员体一致
同意，将以独立文本形式推进其为国
际标准。
WAPI 是我国首个在计算机宽带无
线网络通信领域自主创新并拥有知识
产权的安全接入技术标准。作为全球
在此领域的两个标准之一，相比另一
个由美国 IEEE 主导完成的公认存在严
重安全缺陷的 802.11i 标准，WAPI 具
有明显的安全和技术优势，迄今未被
发现有安全技术漏洞。
■ 我国核聚变实验装置首次实现高
约束模式运行
近日，位于成都的核工业西南物
理研究院在受控核聚变实验装置——
中国环流器二号Ａ装置上首次实现了
偏滤器位形下高约束模式运行。
专家指出，这是中国磁约束聚变
实验研究史上具有里程碑意义的重大
进展，标志着中国磁约束聚变能源开
发研究综合实力与水平得到了极大提
高。欧洲物理学会主席瓦格纳等国际
著名聚变专家闻讯后纷纷向中国科学
家表示祝贺。
■ 全球最大非晶硅光伏屋面工程落成
全球最大的非晶硅光伏屋面工程、
新建成的威海市民文化中心 275 千瓦
光伏屋顶项目，6 月 14 日在威海落成
并通过科技成果鉴定。
该工程与去年落成并成功运行一
年的青岛市迎奥运标志性工程青岛火
车站 103 千瓦光伏屋顶工程，均为我
国自主研发“用于建筑的大型光伏构
件”科技成果。由兴业太阳能、中玻
光电公司共同研制、安装建设。
■ 日立开发出耗电量不变、焊接深
度增大40％的技术
日立制作所与大阪大学接合科
学研究所教授片山圣二等合作，开
发成功了激光焊接厚板时部材焊接
深度比原来增大约 40％的技术。如
果焊接深度相同，激光输出功率仅
为原来的一半左右，降低了焊接时
耗电量。
行业新闻Trade News
30 │ 2009年06月 │机械工程导报
■ 专家团赴宁夏为西部装备制造业
跨越式发展服务
5 月 20 ～ 22 日，应宁夏科协、
宁夏机械工程学会邀请，中国机械工
程学会组织专家赴宁夏，参加论坛、
座谈会，并深入企业调研，为当地装
备制造业跨越式发展服务。在宁期间，
专家们参加了由宁夏科协主办的“宁
夏装备制造业跨越式发展论坛”。中国
社会科学院工业经济研究所陈耀研究
员作了《新时期国内外产业转移特点
与西部承接策略》的报告 ；国家自然
科学基金会雷源忠研究员作了《制造
业的展望、挑战和战略》的报告 ；宁
夏小巨人机床有限公司总经理、高级
工程师孙文靖作了《数控机床与数字
化制造》的报告。
■ 沈阳造币厂“科技创新月”举行
专场科技讲坛
5 月 27 日，中国机械工程学会秘
书长、中国机械工业联合会副会长、
研究员级高工张彦敏、组织人事处处
长程维勤和沈阳科协主席王运生、副
主席张玉茹等人再次深入基层，满足
企业需求，在沈阳造币厂“科技创新月”
中，举行专场科技讲坛。报告会由企业
科协主席赖茂明主持，沈阳造币厂副厂
长秦孝祥致辞。中国机械工程学会秘书
长张彦敏作《企业研发机构的科研管理》
报告。
■ 工业炉分会七届二次理事会召开
4 月 15 ～ 17 日，中国机械工程学
会工业炉分会在武夷山市召开了七届
二次理事会暨学术研讨会。其中学术
研讨会共有 4 个报告，分别是：苍大
强教授报告“节能减排与国内外合作”；
朱国强高工报告“扬长避短，积极投
身海外市场”；孙昌楷高工报告“提升
工业炉水平，融入国际市场”；王魁汉
教授报告“国内外准确测温技术新进
展”。
■ 包装与食品工程分会第五届第
二次委员会召开
5 月 15 日，中国机械工程学会包
装与食品工程分会第五届第二次委员
会在浙江温州市召开。本次会议与中
国食品和包装机械工业协会第四届第
四次理事会同时召开，在中国食品和
包装机械工业协会第四届第四次理事
会上，特邀中国机械工程学会技术资
格认证中心副主任李先政同志作《中
国机械工程学会在我国工程师制度改
革工作中地位与作用》主旨报告。
■ 2009全国青年摩擦学及工业应用
学术会议在湖南召开
5 月 8 ～ 10 日，2009 全国青年摩
擦学及工业应用学术会议在湖南省长
沙市召开，会议由中国机械工程学会
摩擦学分会和摩擦学分会青年工作委
员会主办。
■ 湖北学会焊接专业委员会组团参
加焊工技能大赛
中国石油天然气第六建设公司协
办的全国工程建设系统第九届焊工技
能大赛于 2009 年 4 月 18 ～ 21 日在广
西桂林举行。湖北省机械工程学会焊
接专业委员会暨武汉焊接学会、湖北
省劳动与社会保障厅职业技能鉴定指
导中心联合组建的“湖北省焊工代表
队”，于 2009 年 4 月中旬赴广西桂林
参加本次大赛，选手们得到了锻炼和
提高。
■ 中国汽车用钢标准启动会举行
5 月 21 日～ 23 日，由中国机械
工程学会材料分会结构钢专业委员会
和中国汽车工程学会材料分会结构钢
专业委员会共同发起的“《中国汽车
用钢标准》（SAE-China Standard）
启动会”，在中国汽车工程研究院的
行业新闻Trade News
机械工程导报 │ 2009年06月 │ 31
联系方式：
联系人：张帆 秦维
电话 /传真：027-83641631
E-mail ：[email protected]
■ 第四届亚洲热喷涂会议征文
主办单位：亚洲热喷涂学会
承办单位：西安交通大学金属材
料强度国家重点实验室
第四届亚洲热喷涂会议（ATSC2009）
将于 2009 年 10 月 21 ～ 25 日在西安交
通大学南洋大酒店召开。会议内容主
要涉及与热喷涂相关的基础研究与工
业应用等。
会议接受的全文除出版会议论文
集外，还将根据论文学术水平并经过
审稿程序在热喷涂国际杂志 JTST 上专
辑发表，全文格式要求参见 JTST。
摘要截止日：6月 25 日
全文截止日：9月 25 日
联系方式：
联系人：杨冠军
电话：029-82665299-801
E-mail ：[email protected]
支持和中信金属公司的协办下在重庆
市召开。
■ 第15届全国腐蚀与表面保护技术
研讨会举办
5 月 21 ～ 23 日，第 15 届全国腐
蚀与表面保护技术研讨会暨首届全国
腐蚀与表面保护技术青年论坛在宁波
召开，来自全国的专家、教授和青年
学者汇聚到宁波，共同研讨腐蚀与表
■ 全国先进制造技术高层论坛暨第
八届制造业自动化与信息化技术研
讨会
时间：7月 25 日
地点：兰州金轮宾馆
会议由中国机械工程学会机械工
业自动化分会、中国自动化学会制造
技术专业委员会主办。
联系方式：
中国机械工程学会机械工业自动
化分会
联系人：崔素荣 杨书评 黎晓东
电话：010-62024309 82285777
E-mail ：[email protected]
甘肃省机械工程学会
联系人：李 峰 张旭东
电话：0931-8889292 8736332
E-mail:[email protected]
■ 电镀与精饰新技术、新工艺、新
材料、新设备征文
由中国机械工程学会表面工程分
会主办，湖南省机械工程学会表面工程
分会协办的“首届全国电镀与精饰四新
推广应用会暨化学镀技术交流会”将于
面保护技术研究与应用的新进展。会
议议题是金属表面腐蚀与防护技术研
究的新进展和表面保护技术在节能减
排中的作用。
■ 广东省机械工程学会成立机械设
计工程师（含见习）资格考培基地
日前，中国机械工程学会机械设
计分会同意授权广东省机械工程学会
为机械设计工程师（含见习）资格考
试培训定点单位，承担考试培训等相
关的工作。
■ 吉林省机械工程学会举办“青年
科学家论坛”
5 月 8 日，由吉林省机械工程学会
承办的“吉林省科协第三届青年科学
家论坛”在长春隆重召开，论坛的主
题是“面向二十一世纪的先进设计制
造技术”。
2009 年 10月在长沙市召开。
征集项目要求：1．紧贴目前电镀
与精饰业热点和前沿科技；2．符合国
家的最新产业政策；3．产品、工艺成熟，
技术先进，真实可靠，实用性强。
联系方式：
联系人：范宏义 秦维 张帆
电话 /传真：
027-83617083 83641631
E-mail:[email protected]
■ 2009首届生物医用材料表面工程
青年学术论坛征文
时间：7月 7～ 9日
地点：四川 成都
主办单位：中国机械工程学会表
面工程分会
会议相关专题：1．硬组织植入体
材料表面工程；2．血液接触材料表面
工程；3．组织修复中的表面改性 ( 赋
于生物信号的表面改性等 )。
论文摘要：
本届会议将出版论文摘要集一套，
请参会代表向会务组提交至少 500 字
的论文摘要。
预 告
行业新闻Trade News
32 │ 2009年06月 │机械工程导报
期刊精粹 Collection of Periodical
一种具有各向同性的3-PPRRR
移动并联机构——《中国机械工程》2009年第20卷
第10期
一 种 具 有 完 全 各 向 同 性 的
3-PPRRR 移动并联机构，该机构每
个分支由 2 个移动副和 3 个转动副
组成，其中第一移动副和第二移动
副垂直 , 第一转动副轴线与第三转
动副轴线相互平行，第二转动副轴线垂直于第一转动副轴
线，3 个分支呈正交布置。运用螺旋理论得出如下结论：单
个 PPRRR 分支对动平台施加 1 个约束力偶，在正交布置条
件下，3 个分支约束力偶线性无关，约束动平台的 3 个转动
自由度 , 第一移动副可作为驱动副。根据此自由度特性可
证明各个 PPRRR 分支中第二转动副为消极副，进而简化该机
构的运动学分析，得到 3-PPRRR 并联机构的位置、速度和
加速度的正逆解关系以及工作空间，结果表明该机构具有 3
个完全解耦的移动自由度和完全各向同性。
纪念雷廷权院士专刊——《材料热处理学报》2009年第30卷第2期
在我国材料界著名专家、国际
材料热处理与表面工程领域著名学
者和教育家、中国工程院院士雷廷
权教授逝世一周年之际，全国热处
理学会、《材料热处理学报》编辑部、
黑龙江省热处理学会、黑龙江省表
面工程学会和黑龙江省金属学会为
继续完成雷廷权先生未竟的事业，共同发起，出版本期《材
料热处理学报》（纪念雷廷权院士特辑）。此次刊登的论文作
者大都是在国内该领域工作的雷廷权教授的弟子和学生及
追随者，成为中国本领域的中坚力量。热处理和表面工程是
决定和提高装备零部件可靠性和寿命的关键技术，是先进制
造技术的重要组成部分。希望通过本特辑的出版，引起更多
的有识之士关注热处理和表面工程，唤起更多的青年科技工
作者投身于雷廷权教授倾注毕生心血的热处理和表面工程
理论研究与工程应用，早日使我国热处理与表面工程技术与
装备达到世界一流水平！
我国机械工程研究进展与展望——《机械工程学报》2009年第45卷
第5期
在国家自然科学基金等的支持
下，机械工程研究领域近年来取得
了一系列突出进展和原创性成果，
为我国机械工程和经济建设提供了
大批新理论、新技术和新方法，在
国内外产生了重要影响，有的领域
已在国际学术界占有一席之地。虽然如此，我国机械工程科
学在国际上总体学处于落后地位。未来制造业发展总趋势是
全球化、信息化、绿色化、知识化和极端化。制造技术的发
展总趋势是基于资源节约和环境保护基础上的数字网络化、
高效精确化、智能集成化及制造极端化。采用德尔菲调查方
法和分析研究，预测未来 20 年将要重点发展的制造科技主
要有空天及深海装备制造、先进电子及通信制造、微纳米制
造、新能源装备制造、绿色制造及再制造、仿生及生物制造、
光子制造和数字重大装备制造等八个领域。
激光熔覆制备Fe基非晶化涂
层的研究进展——《焊接》2009第30卷第5期
从 Fe 基激光非晶化的材料设计
和制备工艺两个方面对激光熔覆制
备 Fe 基非晶层的影响进行了分析的
阐述。由于激光熔覆制备非晶涂层
的工艺条件与传统的大块非晶制备
方法有着很大的不同，所以由此带
来了材料设计上的不同思路。另外，对于激光熔覆这种效率
较高的制备方法，熔覆层的成形对熔覆层的质量至关重要：
熔覆材料的流动性、抗氧化性和均匀性对最后熔覆层中非
晶形成比例都有着很大影响。对目前适合激光熔覆制备 Fe
基非晶层的非晶体系作了详细的描述，包括 Fe-Ni-B-Si-V、
Fe-Co-Ni-Zr-Si-B 及 Fe-Zr-Ni-Al-Si-B 体系等，其中除了
基体 Fe 之处，主要的组分一般都包括了 Ni，B，Si，主要是
依据了 Inoue 的经验三原则来设计，另外考虑到材料熔覆层
快速成形和抗氧化性能，加入了大量的可以降低熔点的元素
以改善熔池流动性。
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