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漢諾威激光研究中心聯合開發激光焊接新工藝 為異種金屬焊接提供新方案
  • 發布時間: 2019-05-31
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目前,鋼鋁復合材料的輕量化結構已經成為汽車工業的一個重要課題。為了減少航運業的燃料消耗和二氧化碳排放,這種混合化合物也逐漸被應用于造船業。

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造船用高板厚鋁表面鋼的激光焊接

圖片來自:漢諾威激光研究中心

游艇建造中,船體的上層結構通常由鋼和鋁合金構成。這種材料組合有效降低了整體重量,降低了船的重心,從而使船保持穩定。由于鋼和鋁合金性質差異大,熔點區別大,常規熔焊形成的低熔點結晶物脆性非常強,承載能力低。而通過一種接頭可使這兩種不同的金屬緊密連接在一起,具有很高的機械負載能力。這種接頭通常采用傳統的爆炸鍍工藝,工藝過程復雜且價格昂貴。

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用于造船的鋼鋁激光焊接接頭

圖片來自:漢諾威激光研究中心

據外媒報道,在一項名為lasaas(“造船用鋼鋁激光焊接”)的聯合研究項目中,德國漢諾威激光研究中心和九家合作伙伴共同開發了一種用于厚混合接頭的激光焊接工藝。這種新工藝可以控制焊接深度,能快速靈活地制造接頭,為異種金屬連接的設計方案提供了新的選項。

漢諾威激光研究中心聯合開發激光焊接新工藝 為異種金屬焊接提供新方案

漢諾威激光研究中心開發的鋁-鋼激光焊接工藝,在高板厚條件下實現了高質量、低不規則性的焊接

圖片來自:漢諾威激光研究中心

焊接深度控制的目的在于保證焊縫質量的一致性(即使出現板厚跳變)。為此,項目團隊研究出光譜過程分析和短相干干涉測量兩種方法,這兩種方法都能可靠地用于過程控制。在焊接過程中,則利用激光功率來主動控制焊接深度。這種化合物的激光焊接控制過程對于減少鋼與鋁合金之間的金屬間相非常重要。只有借助焊接深度控制,才能焊接出焊縫質量相對較高的混合接頭,尤其是對不同厚度的金屬板。

在靜載拉伸剪切試驗中,采用新焊接工藝制造的接頭件能達到與防爆接頭相似的強度值(焊接鋁合金的屈服強度超過了52%)。因此,未來的研究目標不僅要實現接頭的高承載能力,還要實現接頭的高變形能力。


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