關橋科技方面獲得什麼成就？

關橋，(1935.7.2-)焊接專家。山西襄汾人。低應力無變形焊接”理論的創始人，中國工程院院士。他發明的“薄壁結構低應力無變形焊接方法及裝置”是焊接變形控制領域中的重大突破。他又是航空焊接專業的學科帶頭人和中國飛行器製造工程中多項特種焊接技術的開拓者。他主持研究開發的一系列研究成果，填補了國內多項技術空白。在焊接力學與焊接結構完整性研究方面，也有重要建樹。他領導的“焊接瞬態熱應變雲紋測試技術”研究成果，對推動焊接力學學科發展、豐富學科內容具有重要學術價值。

“低應力無變形焊接”理論的創始人

在航空航天飛行器上，為減輕自身重量，大量採用薄壁焊接結構，以提高有效載荷係數。但是，用熔焊方法關橋製造薄壁承力結構時，由於移動熱源(無論是電弧、等離子弧還是電子束或雷射束等)對金屬構件的局部不均勻加熱，在焊接熔池附近會產生極大的溫度梯度，引起焊接應力和變形。在完成焊接後，熱源離去，焊接瞬時的熱應力和變形動態過程隨即轉化為在室溫條件下的焊接殘餘狀態的應力和變形。在薄壁焊接結構件上，焊接殘餘應力和變形的直觀表現形態多為構件的失穩翹曲變形。這是在製造航空航天重要承力薄壁焊接構件時，造成產品質量不穩定、結構幾何形狀偏離設計技術要求的主要問題，並直接危及飛行器結構的安全和可靠性。因此，控制焊接應力和變形的產生、發展過程，不但是當代焊接力學研究領域中的前沿課題，而且也決定著在航空航天新型結構設計中，先進的焊接技術是否能得以合理套用的關鍵所在。

60年代和70年代，關橋完成了多項飛行器特種焊接新技術研究和新型號機種研製的技術攻關任務。他從大量影響飛行器薄壁焊接結構安全性和可靠性的因素中，提煉出一個構思：必須從理論分析和實驗研究兩個方面同時著手，解決前人未曾攻克的難題——能動地、定量地控制焊接應力與變形，革除焊後矯形措施，使焊接結構具有低應力無變形的結構完整性，確保飛行器焊接結構的質量。

70年代末，當關橋為探索飛行器薄壁焊接結構變形控制理論和實施方案時，曾對蘇聯Burak等人用溫度場控制焊接變形的論述進行了實驗驗證。結果表明，在前人的工作中並沒有解決薄壁構件(尤其是4mm以下的薄件，飛行器構件多屬這類)在焊接過程中的瞬態失穩問題，從而導致給定的溫差拉伸失效，這一點在理論和實踐中均被忽略。在機理性分析與實驗的基礎上，關橋提出了“低應力無變形焊接法”的新構思：預置溫度場只是實現低應力無變形(LowStress NoDistortion)焊接的必要條件——在焊縫區有溫差拉伸效應，它跟隨焊接熱源，並在熔池前後控制著焊接熱應變和應力的產生和發展，直至焊後，在室溫條件下達到殘餘狀態;而有效地防止薄壁工件的瞬態面外失穩變形，避免溫差拉伸效應減弱和內應力場勢能降低，則是達到在焊後低應力無變形效果的充分條件。在工程套用中，雙支點加壓系統提供了所要求的拘束條件，杜絕了面外瞬態失穩。這樣，在LSND焊接法中，既有必要條件又確保了充分條件，二者相輔相成，實現了控制薄壁焊接應力與變形中的新突破;在完成焊接後，工件保持完全無變形的狀態，平整如初。

這項新技術已獲準中國發明專利，並成功地套用於航空航天型號的生產。用新技術與工藝裝備對航空渦噴系列發動機薄壁機匣的生產車間實施了技術改造，解決了航空產品生產中長期存在的關鍵技術難題，提高了產品質量和生產效率，實用效果突出。當他了解到航天新重點型號“長征三號甲”運載火箭燃料貯箱的研製遇到焊接變形的難題時，主動請纓，渴望這項新技術有更大的用武之地。任務下達了，技術協定書籤署得十分規範，條件也相當“苛刻”——控制焊接失穩變形必須在1‰以內。在3年多的現場調試與工藝研究中，關橋領導的課題組與“長征三號甲”研製攻關組通力合作，把無變形焊接新技術又成功地套用於航天運載火箭薄殼結構的製造上，解決了型號研製中的燃眉之急，提高了火箭箭體的整體質量與可靠性。1995年獲國家發明二等獎。

關橋把由預置溫度場控制的低應力無變形焊接法定義為“靜態控制”焊接不協調應變的方法;為了滿足在工程套用中焊接操作的需要，他又向更高的層次攀登一一從“靜態控制”推向“動態控制”，不再依賴於預置溫度場，而是採用“熱源—熱沉多源系統”，直接在焊接熱源所形成的溫度場中利用跟隨熱源移動的急冷熱沉形成溫差拉伸效應來動態控制焊接過程中的不協調應變數。這樣，在工程實踐中，可賦予這項技術以更大的柔性，降低設備投資，簡化工藝，擴大套用面。關橋作為第一發明人，這項成果又獲國家發明專利權。

關橋中國航空焊接工程領域的學科帶頭人

60年代中期，當國外熔化極脈衝氬弧焊新技術剛開始起步的時候，關橋就針對我國自行設計的新機種焊接結構，率先主持了“噴氣發動機薄壁機匣熔化極脈衝氬弧焊工藝與設備的研究”課題，並把焊縫滾壓技術套用於航空結構，為新型噴氣發動機研製攻克難關提供了技術保障，填補了國內空白。同期，又為解決火箭炮CO2氣體保護焊技術關鍵，滿足戰備急需，穩定批生產質量做出了貢獻。

70年代初，他指導開展了擴散焊研究，開闢了航空特種焊接技術的一個重要新領域。在新型發動機研製中，主持了“鎢極脈衝氬弧焊與懸空焊工藝研究”，解決了材料焊接性差的技術關鍵，縮短了新機研製周期，並把這項新技術推廣套用於有關航空工廠，完成了航空部下達的攻關任務。1978年獲全國科學大會獎。

作為我國航空焊接領域的學科帶頭人，關橋總是把目光瞄準國際科技前沿的發展水平。1980年，他考察了美國航空航天焊接技術的新發展之後，率先在國內指導了“超塑成形/擴散連線組合工藝”的套用研究與技術開發，開拓了我國飛行器製造工程中的又一個特種焊接新技術領域。

1990-1993年間，關橋根據國際上高能束流加工技術呈現出的新趨勢，向航空航天部與國防科工委建議並論證了建立國防科技高能束流加工技術重點實驗室。實驗室主要進行高能束流(雷射束、電子束和電漿)加工的工藝技術和加工設備的研究工作，包括基礎研究、套用基礎研究和探索性套用研究，能直接為武器裝備新型號的設計與研製提供新的工藝技術支持。該實驗室於1995年建成並通過驗收，關橋任學術委員會主任，他正確把握了實驗室的研究方向和課題規劃，在開放課題、學術交流及人才培養等方面發揮了重要的指導作用，保證了實驗室的主要研究領域與國外同步，在國內領先。

著眼於航空航天技術的發展，關橋近幾年又領導課題組開展具有戰略意義的焊接新技術。真空電弧焊接技術經過“八五”期間的研究，獲得成功，已進入工程套用階段;焊接機器人、摩擦焊技術也已推廣套用;活性焊劑焊接與攪拌摩擦焊接兩項新技術的研究已經啟動，實驗結果業已展現出可喜的發展前景。