北京工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院機械工程導(dǎo)師介紹：陳樹君

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陳樹君教授，男，1971年5月生于黑龍江省雙城市，1990年考入哈爾濱工業(yè)大學(xué)焊接工藝及設(shè)備專業(yè)攻讀學(xué)士、碩士和博士學(xué)位，博士論文題目為《弧焊逆變電源的軟開關(guān)變換與諧波抑制》，（導(dǎo)師殷樹言教授）；1999年8月進入北京工業(yè)大學(xué)機械設(shè)計及理論博士后流動站從事博士后研究工作，2001年留校任教并評定副教授職稱，2006年評定教授職稱，2010年獲博導(dǎo)資格。

教育工作經(jīng)歷：

1994年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)焊接工藝及設(shè)備專業(yè)本科畢業(yè)

1996年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料加工工程專業(yè)碩士畢業(yè)

1999年，哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料加工工程專業(yè)博士畢業(yè)

2001年，北京工業(yè)大學(xué)機械設(shè)計及理論博士后出站留校，聘任副教授

2003年，北京工業(yè)大學(xué)機電學(xué)院焊接技術(shù)研究所副所長，北京焊接設(shè)備研究與開發(fā)中心副主任

2006年，北京工業(yè)大學(xué)機械電子工程學(xué)科聘任教授，

2007年，教育部汽車結(jié)構(gòu)件工程研究中心副主任

2010年，北京工業(yè)大學(xué)機械電子工程學(xué)科博士生導(dǎo)師

學(xué)術(shù)兼職：

1.中國電氣工業(yè)學(xué)會電焊機專業(yè)委員會副主任

2.中國電器工業(yè)協(xié)會電焊機分會常務(wù)理事

3.中國焊接學(xué)會熔焊工藝及設(shè)備專業(yè)委員會委員

4.全國電焊機標(biāo)準(zhǔn)化委員會委員

5.全國石油化工學(xué)會電氣技術(shù)專業(yè)委員會委員

6.中國焊接協(xié)會教育與培訓(xùn)工作委員會秘書長

獲得榮譽：

1、2001年系列逆變焊接設(shè)備開發(fā)獲得北京市金橋工程項目獎一等獎（排名1）

2、2002年北京市科技新星榮譽稱號

3、2003年北京市優(yōu)秀青年工程師

4、2004年電弧火箭推進技術(shù)獲得國防科學(xué)技術(shù)獎三等獎（排名3）

5、2005年高熔敷率磁控焊接技術(shù)獲得第十五屆全國發(fā)明博覽會金獎（排名2）

6、2006年入選北京市中青年骨干教師培養(yǎng)計劃

7、2007年新一代xxxx鋁合金變極性等離子弧焊設(shè)備與工藝技術(shù)國防科學(xué)技術(shù)進步獎叁等排名5

8、2007年VPTIG焊接電弧物理及工藝研究中國造船工程學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎叁等排名2

9、2008年變極性等離子焊接工藝與裝備技術(shù)獲得北京工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀學(xué)術(shù)成果獎（排名1）

10、2010年中國電工技術(shù)學(xué)會第六屆理事會先進工作者先進工作者

11、2010年入選服務(wù)北京創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃

12、2011年入選北京工業(yè)大學(xué)第一批京華人才培養(yǎng)計劃

13、2012年項目“天宮一號實驗艙精密成型與高可靠自動焊接技術(shù)”獲軍隊科技進步獎二等獎

14、2013年項目“船舶高效節(jié)能電弧焊關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”獲中國機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎二等獎

15、2013年入選北京市“長城學(xué)者”計劃

主要教學(xué)經(jīng)歷：

1、2001年在材料學(xué)院主講“材料科學(xué)計算機應(yīng)用”課程，參加校教學(xué)科研立項課題，將和計算機應(yīng)用有關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)實踐課完全打通，組織5人授課小組，集體授課，分工合作，取得良好教學(xué)效果，獲得北京工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)成果。

2、2004年主管機電學(xué)院焊接研究所的教學(xué)工作，建立了“3門必修、8門選修”、“以電為主、機電結(jié)合”的本科生專業(yè)課程教學(xué)體系；

3、2004年度起講授本科生專業(yè)課程“電力電子技術(shù)”課程，為改善教學(xué)效果，與相關(guān)課程“現(xiàn)代電源”采用“滾動授課”嘗試，取得良好效果。

4、2005年起主講碩士學(xué)位基礎(chǔ)課“過程控制與機器人應(yīng)用”、“焊接電弧行為及控制”，開設(shè)“電力電子系統(tǒng)中的電磁兼容”、“電力電子系統(tǒng)設(shè)計”碩士研究生選修課

5、到目前為止，指導(dǎo)博士生2人，碩士生30人（畢業(yè)18人），工程碩士8人（畢業(yè)4人）。另外協(xié)助本學(xué)科責(zé)任教授協(xié)助指導(dǎo)博士8人，指導(dǎo)的碩士研究生有4人獲得優(yōu)秀碩士論文。

主要科研經(jīng)歷：

從事的科研工作主要集中在高效焊接工藝和焊接過程質(zhì)量控制、逆變電源的設(shè)計與開發(fā)、電焊機的電磁兼容設(shè)計與測試等幾個方面。

承擔(dān)過3項國家自然科學(xué)基金：一是鋁合金變極性等離子弧焊接穿孔熔池穩(wěn)定性（No:50775003、負(fù)責(zé)人）、二是旋轉(zhuǎn)磁場下的電弧特性與熔滴過渡機制（No:50205001、負(fù)責(zé)人）、三是大功率變負(fù)載條件下的弧焊逆變電源的綠色化設(shè)計（No:50075003、排名2）；1項北京市基金重點項目：材料電加工設(shè)備的諧波抑制技術(shù)（No:3001001、排名2）、北京市科技攻關(guān)、科技成果轉(zhuǎn)化等及其它若干項企事業(yè)委托科研開發(fā)課題，并于2002年獲得“北京市科技新星(B類)”榮譽稱號和課題資助，2003年獲北京市金橋工程一等獎（排名1）和北京市優(yōu)秀青年工程師稱號，2004年獲國防科學(xué)技術(shù)三等獎(排名3)，2005年所申報專利獲得全國發(fā)明博覽會金獎（排名2），2006年獲北京市中青年骨干教師稱號，2007年獲得國防科學(xué)技術(shù)進步三等獎和中國船舶工業(yè)科技進步三等獎。發(fā)表論文70余篇，授權(quán)發(fā)明專利12項，參編書籍3部。

研究方向一：逆變電源的設(shè)計與開發(fā)

逆變焊接電源的推廣應(yīng)用為焊接設(shè)備的發(fā)展帶來了革命性的變化，與傳統(tǒng)工頻焊接電源相比節(jié)能20—30%，效率可達到80—90%，整機重量減小到1/5—1/10,特別的，逆變焊接電源的動態(tài)響應(yīng)速度快，比傳統(tǒng)工頻電源提高2—3個數(shù)量級，有利于實現(xiàn)焊接過程的自動化和智能化控制。

請人從本科畢業(yè)設(shè)計起就師從殷樹言教授，十幾年來一直從事逆變焊接電源技術(shù)的研究，開發(fā)出ZX7、WSM和WSE系列逆變焊機，并已經(jīng)多次進行過技術(shù)轉(zhuǎn)讓，接受技術(shù)的廠家創(chuàng)造經(jīng)濟效益千萬元以上，獲得北京市金橋工程一等獎。焊接電源是焊接工藝的載體，申請人一直以對焊接電弧物理的專業(yè)理解為優(yōu)勢，進行各種逆變焊機的研究與開發(fā)。

在管道全位置焊接工藝的研究中，針對“纖維素焊條手工立向下打底焊”焊接工藝，提出并實現(xiàn)了多斜率外特性工藝控制方案，可靠地實現(xiàn)了打底焊的單面焊雙面成形；針對“氣體保護自動焊打底”焊接工藝，提出并實現(xiàn)了“短路、燃弧能量自適應(yīng)控制”的工藝控制方案，通過串聯(lián)接入一個能量控制器，提高了自動打底焊接的效率和質(zhì)量，研制的樣機在西氣東輸現(xiàn)場進行了中試驗收。專家組驗收意見為：“在管道焊接技術(shù)上有重大突破”，并“建議盡快進行工業(yè)應(yīng)用試驗，并實施成果的產(chǎn)業(yè)化。”。

針對航天領(lǐng)域變極性TIG焊鋁工藝，承擔(dān)北京市教委科技發(fā)展項目（KM20051005021），提出并實現(xiàn)了電流脈沖穩(wěn)弧方案，可靠解決了鋁焊時交流電弧的穩(wěn)定性問題，電源樣機已經(jīng)成功的用到了航天系統(tǒng)新型運載火箭的模擬件的焊接工作中。

與北京航空航天大學(xué)等單位合作完成了國防基礎(chǔ)科研項目（No：K1201060711）和國家自然科學(xué)基金（No：50086001），研制了具有正阻特性的電弧等離子發(fā)動機電源，使其達到了高電壓工作模式，保證了發(fā)動機的可靠點火和工作穩(wěn)定性。該項目獲得國防科學(xué)技術(shù)獎三等獎（見附件），電源部分成果還申報了國防發(fā)明專利，目前正在參與“電弧推進系統(tǒng)工程樣機的研制”民用航天項目，承擔(dān)電弧等離子體發(fā)動機能量處理系統(tǒng)的開發(fā)任務(wù)。

近期，在大功率逆變焊接電源研究方面，申報了“零電壓零電流軟開關(guān)弧焊逆變電源的控制電路No：200810105402.2”和“一種逆變埋弧焊電源主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)No：200810057381.1”兩項發(fā)明專利，采用串并聯(lián)混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了單模塊1250A的焊接電流輸出，擬在電解、電鍍和電加熱領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

研究方向二：電焊機的電磁兼容技術(shù)

逆變焊接電源具有熱效率高、節(jié)能、成形好、控制精度高、體積小及重量輕等優(yōu)點，有極其廣闊的發(fā)展前景，是焊接電源的發(fā)展方向�？墒悄孀兒附与娫磳Νh(huán)境的電磁污染嚴(yán)重制約了逆變焊接電源的發(fā)展，弧焊設(shè)備會對電網(wǎng)造成傳導(dǎo)性電磁騷擾和對空間的輻射性電磁騷擾。

申請人從博士期間就開始從事在電焊機的電磁兼容性研究工作，針對焊接電源電網(wǎng)輸入電流諧波問題，在國家自然科學(xué)基金（No：50075003）和北京市基金重點項目（No：3001001）資助下，首先將環(huán)境保護思想引入逆變焊接電源的設(shè)計中，提出“綠色焊接電源”的概念并研制出樣機，并且局部技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給給北京時代集團公司等電焊機企業(yè)。主要創(chuàng)新貢獻有

1）用可飽和諧振電感解決了軟開關(guān)電路的占空比損失和諧振的負(fù)載范圍問題，使軟開關(guān)技術(shù)適合于負(fù)載狀況大范圍波動的焊接電源應(yīng)用；

2）提出了一種交流升壓方式的三相功率因數(shù)校正電路拓?fù)洌▽＠��?00420112233.2）；

3)為解決材料電加工設(shè)備的負(fù)載特性（如電弧類快速瞬變的強非線性負(fù)載）對諧波抑制電路性能的影響，采用數(shù)字信號處理處理技術(shù)保證相量識別的快速性和準(zhǔn)確性，并實現(xiàn)了基于能量平衡理論諧波抑制控制的全數(shù)字化設(shè)計，協(xié)助指導(dǎo)2名博士生分別進行全數(shù)字控制的可控整流、并聯(lián)有源濾波技術(shù)的研究（已畢業(yè)）。

以上述科研工作為基礎(chǔ)，又獲得了北京市科技新星項目“機器人焊接系統(tǒng)傳導(dǎo)型電磁干擾抑制技術(shù)（H020821230120）”和國家科技部項目“綠色環(huán)保逆變焊接電源診斷技術(shù)研究(No：2003EG119072)”的資助。

為了盡快與國際接軌，2004年起與“國家電焊機質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心”建立了“電焊機電磁兼容聯(lián)合實驗室”，聯(lián)合進行我國電焊機電磁兼容性水平摸底測試和國際電焊機電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)IEC60974-10的國家標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化工作。經(jīng)過大量測試對比，發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)電焊機與進口焊機尚有較大的差距，尤其是在電磁騷擾發(fā)射上，國產(chǎn)焊機的通過率遠遠低于進口焊機。而在電磁抗擾度性能上，由于電焊機本身的工作電磁環(huán)境比較惡劣，在正常工作時就要承受較大的外部干擾，國內(nèi)外焊機的性能相差不大，國內(nèi)焊機的抗擾度試驗通過率在95％以上。通過在各種焊接學(xué)術(shù)會議做主題報告，建議國內(nèi)各電焊機廠商在設(shè)計過程中應(yīng)該對諧波電流發(fā)射和傳導(dǎo)騷擾發(fā)射加以抑制，這樣才能使焊機易于達到標(biāo)準(zhǔn)要求。

近期，以申請人作為第一起草人，北京工業(yè)大學(xué)作為第一起草單位，正在組織我國的電焊機電磁兼容性要求國家強制標(biāo)準(zhǔn)GB15579.10的制定和宣貫工作。

研究方向三：特種焊接技術(shù)

焊接過程的本質(zhì)是一種傳熱、傳質(zhì)和傳力的過程，而各種電弧焊工藝都是不同的熱、質(zhì)、力傳遞過程的組合，而這種組合又必須保證焊接過程和焊接質(zhì)量穩(wěn)定。目前成熟的弧焊工藝，其傳熱、傳質(zhì)和傳力都有一個相對固定的搭配關(guān)系，這也必然決定了每一種焊接方法都有其合理的應(yīng)用范圍。為了提高焊接產(chǎn)品的質(zhì)量和效率，無外乎如下幾種方式：

一是在原有焊接工藝方法上挖掘潛力，通過改善焊接電源的能量輸出方式，拓寬傳熱、傳質(zhì)和傳力的搭配范圍。如針對航天系統(tǒng)鋁合金焊接，將數(shù)字化的脈沖調(diào)制變極性雙逆變式等離子電源設(shè)計和等離子弧焊接工藝?yán)碚撓嘟Y(jié)合，實現(xiàn)了脈沖調(diào)制變極性等離子弧穿孔立焊工藝，成功實現(xiàn)航天產(chǎn)品常用的3—8mm鋁合金的焊接。

針對航天系統(tǒng)鋁合金焊接，將數(shù)字化的脈沖調(diào)制變極性雙逆變式等離子電源設(shè)計和等離子弧焊接工藝?yán)碚撓嘟Y(jié)合，解決了雙弧干涉、力熱參數(shù)匹配、起弧收孔三項技術(shù)難題，可靠的實現(xiàn)了脈沖調(diào)制變極性等離子弧鋁焊穿孔熔池穩(wěn)定性（國家自然科學(xué)基金項目No:50775003），并獲得國防科技進步三等獎（見附件）。采用現(xiàn)場總線控制技術(shù)，通過控制焊接電流、等離子氣的變化速率，調(diào)整填絲機動作和焊炬移動，配合焊接熔池圖像監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)“宏觀編程、微觀自主”的程序控制（北京市科技攻關(guān)項目Z08010402140802）。候選人以北京工業(yè)大學(xué)自主研制的VPPA-300型等離子焊接電源為核心，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的立式縱縫和環(huán)縫焊接機床系統(tǒng)，突破了變極性等離子縱縫、環(huán)縫焊接工藝及裝備關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了大型薄壁殼體結(jié)構(gòu)變極性等離子穿孔立焊專用焊接裝備，成功完成了天宮一號主結(jié)構(gòu)的焊接制造，為我國空間交會對接試驗的順利實施作出了貢獻。“天宮一號”首發(fā)成功，“神舟八號”飛船與“天宮一號”成功對接并順利返回。載人航天總體部會同北京衛(wèi)星制造廠專門派代表向北京工業(yè)大學(xué)贈送了“保對接攜手同心，征天宇共創(chuàng)輝煌”的錦旗，為北京工業(yè)大學(xué)在我國載人航天工程中的貢獻表示感謝（見附件）！

二是采用外場作用的焊接方式，通過附加磁場控制而開發(fā)出磁控高效MAG焊工藝，在縱向磁場控制焊接電�。▽＠�號：ZL02116241.7）的基礎(chǔ)上，首次提出并實現(xiàn)了采用旋轉(zhuǎn)磁場對焊接電弧的控制，利用“內(nèi)疏外密”的磁場的旋轉(zhuǎn)帶動電弧進行旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)射流過渡模式，焊接熔敷可提高3-5倍，目前又獲權(quán)了1項發(fā)明專利（200410086897.0）和1項實用新型（200620023178.9）（國家自然科學(xué)基金No：50205001）。

目前正在開展電極振動與電流波形互相調(diào)制的GTAW工藝，力爭解決鎂合金、鈦合金焊接過程中的粗晶問題。

三是采用同種和異種工藝的組合，如激光與電弧進行復(fù)合的Laser-Hybird工藝、兩個熔化極電弧復(fù)合的TANDEM雙絲工藝、將兩個電弧分置于工件兩面的雙面雙弧工藝。

目前申請人提出一種多電極單電弧工藝，電弧在3個（或3個以上）的電極間同時放電，與傳統(tǒng)的多電極電弧不同，工件可以接也可以不接焊接電源、焊接電極（焊絲或鎢極）可以放在工件的同側(cè)也可以放在工件兩側(cè)，在原理上可能實現(xiàn)傳熱、傳質(zhì)和傳力的自由組合，目前正在申報國家發(fā)明專利，正在進行多輸出極的焊接電源主電路拓?fù)湓O(shè)計和以多電極電弧穩(wěn)定為目標(biāo)的多輸入多輸出控制系統(tǒng)設(shè)計的研究工作。

四是采用全新概念的焊接工藝，與傳統(tǒng)焊接加工熱源輸入方式相反，申請人提出并實現(xiàn)了一種基于連續(xù)不均勻散熱的電阻對焊工藝，成功實現(xiàn)航天關(guān)鍵零件空芯金屬O型密封環(huán)的焊接，并申報了發(fā)明專利（200810225004.4和200820123173.2）。

目前正在開展管路異種材料的電磁脈沖焊接工藝和超高強鋼的電伺服點焊及其與激光的復(fù)合焊接工藝研究，正在參與高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備專項近凈成形共性技術(shù)的研究工作。

目前正在承擔(dān)的主要科研任務(wù)

近五年重要論著

近五年授權(quán)發(fā)明專利及轉(zhuǎn)讓情況

聯(lián)系方法

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