一、基本情况
获奖项目名称:建筑钢结构激光电弧复合焊接装备及关键技术应用
主要完成单位:江苏中钢检测有限公司、中建钢构股份有限公司、中建钢构天津有限公司、天津大学
主要完成人:李朋朋、杨高阳、敖三三、李毅、高如国、孙宏宇、孙林、崔凤景、吕永东、赵海龙
二、项目背景
随着我国城镇化率突破66%，建筑产业正从“量”向“质”转型，钢结构以其轻质、高效、可循环等优势，成为“好房子”建设的核心载体。然而，传统焊接工艺在焊接12–25mm厚钢板时面临“熔深突破难、效率提升难、绿色达标难”三大瓶颈。传统方法如焊条电弧焊、埋弧焊等，存在熔深浅、热输入大、焊接周期长、烟尘排放高等问题，难以满足现代钢结构建筑对高效、绿色、高质量焊接的需求。
激光-电弧复合焊接技术融合了激光高能量密度与电弧良好桥接能力的优势，具备深熔透、高速度、低热输入、小变形等特点，可显著提升焊接效率、降低能耗与排放，是推动钢结构制造向智能化、绿色化转型的关键技术。
激光-电弧复合焊接原理示意图，展示激光与电弧协同作用机制
三、创新成果
研发万瓦级激光-电弧复合焊接装备：成功研制功率达12000W的机器人激光-电弧复合焊接系统，集成激光器、弧焊电源、机器人地轨等模块，实现大型钢结构部件的高效、精准焊接。
12000W机器人激光-电弧复合焊接工作站，具备12m行程，支持大型构件焊接
建立10～25mm厚Q355B钢板焊接工艺参数库：通过系统试验，优化激光功率、电流、电压、焊接速度等关键参数，形成适用于平焊、横焊、立焊等多种位置的工艺规范，实现16mm板无坡口单道双面成型、25mm板小坡口高效熔透。
揭示复合热源作用机制与组织性能关系：通过金相、硬度、力学性能等测试，明确激光-电弧复合焊接对焊缝组织细化、性能提升的协同作用，提出低热输入控制策略，显著降低气孔、未熔合等缺陷。
不同板厚焊缝表面形貌，呈现银白色金属光泽，成型均匀无缺陷
焊缝通过“深而窄的激光主熔区”与“浅宽的电弧辅助熔区”组合而成
3.推广应用情况：
激光-电弧复合焊接技术已成功应用于北京中关村140项目和北京高法项目构件的制造中。应用该技术的20–25mm厚箱型钢柱、钢梁主焊缝，其减小了焊缝坡口角度，显著提升了焊接效率，较传统方法效率提高约3倍，有效降低焊材消耗，缩短制作工期，对项目整体制造进度起到了关键作用。
新型箱型钢柱主焊缝外部成型好，焊缝平整、熔合良好
焊缝检测报告，显示接头力学性能优良，满足工程标准
较传统焊接工艺，焊接效率提升3倍，节省材料成本40%以上
