在全球“双碳”目标和制造业绿色转型趋势下，一场技术与绿色的“深度融合”正在蓬勃开展，中国科技工作者凭创新攻克行业难题。2025年底，黄山学院获中国节能协会“节能减排科技进步奖”一等奖，汪洪峰教授领衔的科研团队凭借“薄板铝合金搅拌摩擦焊绿色制造技术及应用”项目，实现薄板焊接领域从“被动适应”到“主动引领”的跨越。该成果突破国外技术封锁，以“无烟尘、低能耗、零缺陷”的绿色优势，为高端装备制造注入新动力。
算法智造突破焊接堡垒
铝合金薄板（厚度≤1mm）是高端装备轻量化关键材料，其焊接长期存在热变形难控、传统熔焊高能耗高污染两大难题。汪洪峰教授团队深入研究，提出“多层延伸面边图算法”与“框体组合”建模法，将数字孪生技术用于焊接变形预测，使预测准确率提至98.5%，为后续技术开发奠定理论基础。汪洪峰教授称，熔焊超625℃时薄板易翘曲、焊透率下降，创新算法让焊接从“经验主导”进入“数据驱动”新阶段。因市场紧缺专用焊接设备，团队历时三年设计6种构型设备，经上百次优化迭代。自研复合隔热焊接工作台降热损耗30%，分区装夹装置实现薄板应力均匀化控制。在通信行业铝合金盒体1mm盖板封装中，团队用自研四轴联动自动焊接设备，实施差异化跟随夹紧策略，实现连接区宽度＜2mm、焊透率100%，力学性能达母材85%以上，最大变形量控制在10%以内。团队成员姜迪比喻该技术如为薄板定制“智能防护铠甲”，从根源抑制焊接变形。
针对搅拌头易磨损、工艺参数适配性差等行业共性难题，团队研发了多维度强化工艺，成功将搅拌头使用寿命从行业平均的200小时显著延长至850小时。通过构建智能参数优化数据库，并运用机器学习算法实时匹配焊接速度、压力与温度等关键参数，使产品合格率从行业平均水平的60%提升至98%，焊接时间缩短40%。这一重要突破与我国油气长输管道建设中自主研发的“四全”油气管道全自动焊接检测机器人所达到的技术指标相媲美，展现出国内高端装备制造技术的快速进步。
多学科融合破壁创新
项目组汇聚了黄山学院材料科学与工程、机械自动化、计算机科学等多学科背景的优秀教师，建立了独特的“技术沙龙+项目制”双轨协作模式。团队每周定期举办跨学科学术交流活动，机械背景成员深入讲解装备设计原理，计算机团队专注算法优化创新，材料专家重点攻关工艺参数难题，形成了多学科优势互补的良好研发格局。团队骨干蒲家飞博士坦言：；“由于团队成员的学科背景、研究方向和工作习惯存在差异，研发初期在技术路线、研究重点及实施方式上确实产生过分歧。但我们通过建立科学规范的协作机制，制定个性化的合作方案，最终将学科差异转化为创新优势。”
团队成功集成了高精度光纤光栅传感阵列与自适应决策算法，实现了焊接过程应力应变场的毫秒级实时监测。当系统检测到微小变形时，智能动态补偿机制立即自动调整工艺参数，形成完整的“监测—决策—调控”闭环系统。团队成员宋娓娓强调：“微小变形检测给研发团队带来了巨大挑战，传感器既要达到微米级响应速度，又要保证3%的检测误差限，在高频低振幅环境下保持稳定工作。经过上百次试验与数据解耦分析，我们最终攻克了这一技术难关。”这项突破为焊接质量精准控制提供了关键保障，使我国在该领域达到国际先进水平。
团队与扬州五亭桥缸套有限公司、安徽祥博传热科技等企业开展深度合作，形成了“企业提出需求、高校专注创新、联合攻克中试”的高效合作模式。例如，针对新能源电池壳体焊接的迫切需求，团队仅用3个月时间就完成了工艺优化，使电池壳气密性合格率提升至99.5%。与常州宁航智能科技有限公司的合作中，该技术成功应用于无人机、飞行器及新能源汽车构件制造领域，展现出广泛的应用前景。这种深度的产学研合作为技术创新和成果转化提供了强大支撑。
绿色焊接落地产业变革
在安徽祥博传热科技生产中，该技术使电池托盘焊接合格率从70%提至96%，年减废品损失近1100万元。应用后单件成本降 35%，工艺周期缩 50%，2019年推广以来累计为企业节约超5000万元。江苏昊邦智能控制系统股份有限公司是注册资本4000万元的汽车零部件制造商，已将技术用于高速列车、有轨电车和风力发电领域，在焊接关键部件成效显著。天眼查数据显示，其通过技术创新新增销售收入超4亿元，新增利润近1亿元。
该技术无烟尘排放，每焊1吨铝合金减碳约90公斤，契合工信部规划要求。团队的绿色焊接技术解决行业痛点，为制造业绿色转型提供支撑，已在多个高端装备制造领域应用，推广前景好且市场潜力大。团队正参与制定薄板搅拌摩擦焊行业标准，探索技术在新场景的应用。汪洪峰教授称，下一步将与天津大学合作研发基于数字孪生的远程运维平台，实现焊接工艺云端优化与智能故障预测。目前团队已开展前期工作，预计未来三年在航天、船舶等领域实现新突破和产业化应用，为中国制造向中国智造转型贡献力量。
创新成果绽于黄山之麓，绿色智造开启征程。黄山学院实验室里，焊件焊缝光滑，讲述坚守与创新故事。三十余项国家发明专利和两项国家自然科学基金突破壁垒，四十余篇SCI论文和六项省部级奖励闪耀学术夜空，十八名青年才俊和两人入站博士后工作站成为事业传承与希望。这些成果凝聚团队数百日夜研究，体现超5000次调试的匠心，更映照连续三个春节实验室的明灯。团队成功得益于黄山学院鼓励学科交叉、崇尚实践的环境。他们以跨学科融合为载体，产学研用为动力，实现从实验室到产业化的转变。如今，绿色创新成果从黄山起步，已推广至新能源汽车、高端装备制造领域。这场“绿色革命”承载创新精神，正迈向航天器蒙皮、船舶轻量化等领域，探索之路无止境，照亮制造强国未来。
撰稿：融媒体中心记者 陈琪；摄影：机电工程学院；责任编辑：赵睛；审核：汪路金 汪恭艳
