“超聲焊探”：兩年破局“工業(yè)暗傷”——00后團隊用 超聲波守護中國制造安全
如果不是那次高鐵歸途，我或許永遠不會意識到焊接質量檢測背后藏著如此關鍵的技術挑戰(zhàn)。
那天結束學校實訓焊接課程后，我踏上返鄉(xiāng)的高鐵，列車進站，目光不經意落在車門連接處的焊縫上 —— 那些細密均勻的焊接紋路，承載著全車人的安全。“這么精密的焊接工藝，究竟如何確保每一處焊縫都萬無一失？” 這個疑問如種子般在心底生根發(fā)芽。回想起實訓時肉眼難辨的焊接缺陷，再聯(lián)想到高鐵運行的極端工況，我深知傳統(tǒng)檢測方法存在局限。能否研發(fā)一種高效、精準的在線檢測技術，讓每一處不銹鋼電焊接頭的隱患都無所遁形？
這場旅途上的思考，最終催生了 “超聲焊探” 項目，開啟了用科技守護焊接安全的探索之路。
從觀察到創(chuàng)新：一場跨越學科的技術攻堅
“一個人或許走得快，但一群人才能走得遠?！?/p>
懷揣技術報國的初心，魏成錦并非孤軍奮戰(zhàn)。一支由機械設計制造及其自動化、焊接技術與工程、智能電網(wǎng)信息工程等專業(yè)學子組成的跨學科團隊迅速集結——這不是傳統(tǒng)意義上的研究團隊。
“我們更像一群‘技術偵探’，要在微米級的焊接缺陷中找到蛛絲馬跡?！?機械專業(yè)成員負責檢測設備結構設計，焊接技術骨干解析熔核形成機理，智能電網(wǎng)攻關信號處理算法。他們打破學科壁壘，在焊花飛濺與超聲回波的交織中，構建起 “設備研發(fā) - 工藝分析 - 信號解讀” 的全鏈條攻關體系。
突破技術瓶頸：從實驗室到產業(yè)現(xiàn)場的跨越
確定技術方向后，真正的挑戰(zhàn)才剛剛開始。“就像醫(yī)生需要精準的影像診斷，我們需要讓超聲波‘看清’焊接內部的細微缺陷。我們面臨的第一個難關是圖像失真問題 —— 傳統(tǒng)超聲成像中，缺陷邊界模糊導致誤報率高，直接威脅行車安全?！?/p>
為解決這一問題，團隊歷經一年時間，一次次技術改革，仿真模擬，最終成功自主研發(fā)圖像增強算法，通過三次多項式插值和二維濾波處理，不僅得到了清晰的點焊熔核圖像，還能精確計算熔核直徑，檢測精準度提升 30% 以上。
但只有技術沒有工具是難以發(fā)展的，更關鍵的突破在于探頭設計：傳統(tǒng)超聲探頭難以適配不規(guī)則表面，滑動摩擦干擾檢測穩(wěn)定性。團隊歷時七個月設計透聲性水囊輪式陣列探頭，通過柔性延遲塊實現(xiàn)無摩擦滾動檢測，穩(wěn)定性提升 56%，成功解決了耦合補償難題。
圖1-團隊成員測試探頭
產學研協(xié)同：從專利到產業(yè)的價值轉化
在中車長春軌道客車股份有限公司的生產車間，“超聲焊探” 系統(tǒng)正在對不銹鋼車體焊接接頭進行在線檢測?！斑^去需要離線抽樣檢測，現(xiàn)在可以實時監(jiān)控每一個焊點，檢測效率提升 65%，精度達到 ±0.1mm。” 中車技術專家周廣浩評價道。
圖2-與專家周廣浩（左3）合照
“技術的落地離不開學校對我們的支持，學校建設的產學研基地，為我們與中車專家團隊共同攻關搭建平臺?！?/p>
將實驗室成果轉化為工業(yè)級解決方案。目前，我們已申請 4 項專利和 3 項軟件著作權，其中 “電阻點焊焊點精準成像及質量評估系統(tǒng)” 等專利正在受理中。2025 年 3 月，我們與中車長客達成合作，產品在軌道交通裝備制造中實現(xiàn)規(guī)?；瘧?，單批次工件檢測效率提升 23%，誤檢率降低至 2% 以內。
社會價值：守護安全與推動產業(yè)升級
“超聲焊探” 的意義不僅在于技術創(chuàng)新，更在于其社會價值。在軌道交通領域，團隊打破了國外壟斷，助力實現(xiàn)軌交部件 “高可靠” 目標，每年可減少因焊接缺陷導致的事故隱患數(shù)十起。在環(huán)保層面，在線檢測技術縮短了產線等待時間，每年可減碳 7.22 噸，推動制造業(yè)綠色轉型。
圖3-透聲性水囊輪式陣列探頭搭載中車機械臂
更深遠的影響在于人才培養(yǎng)與產業(yè)帶動。公司預計直接帶動 63 個就業(yè)崗位，間接推動原材料供應、精密儀器制造等行業(yè) 200 余人就業(yè)?！拔覀兿Ｍㄟ^技術創(chuàng)新，讓更多人看到中國制造業(yè)的潛力?！?項目負責人魏成錦表示到
結語：用科技微光點亮制造強國之路
從高鐵歸途的靈感閃現(xiàn)，到工業(yè)現(xiàn)場的技術落地，“超聲焊探” 團隊用行動詮釋了青年創(chuàng)新的力量。正如大國工匠李萬君所評價：“這群年輕人用超聲波‘聽診’工業(yè)脈搏，為中國制造的質量提升提供了新可能。”
如今，“超聲焊探” 系統(tǒng)仍在持續(xù)迭代，第三代產品融入等效直徑法，實現(xiàn)了焊接質量的定量化分析。未來，團隊將繼續(xù)深耕無損檢測領域，讓每一處焊接接頭都成為工業(yè)安全的堅實保障，用科技微光點亮制造強國的升級新征程。
