- 發(fā)布時(shí)間： 2019-05-31
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目前，鋼鋁復(fù)合材料的輕量化結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為汽車工業(yè)的一個(gè)重要課題。為了減少航運(yùn)業(yè)的燃料消耗和二氧化碳排放，這種混合化合物也逐漸被應(yīng)用于造船業(yè)。
造船用高板厚鋁表面鋼的激光焊接
圖片來(lái)自：漢諾威激光研究中心
在游艇建造中，船體的上層結(jié)構(gòu)通常由鋼和鋁合金構(gòu)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(wěn)定。由于鋼和鋁合金性質(zhì)差異大，熔點(diǎn)區(qū)別大，常規(guī)熔焊形成的低熔點(diǎn)結(jié)晶物脆性非常強(qiáng)，承載能力低。而通過(guò)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(jī)械負(fù)載能力。這種接頭通常采用傳統(tǒng)的爆炸鍍工藝，工藝過(guò)程復(fù)雜且價(jià)格昂貴。
用于造船的鋼鋁激光焊接接頭
圖片來(lái)自：漢諾威激光研究中心
據(jù)外媒報(bào)道，在一項(xiàng)名為lasaas（“造船用鋼鋁激光焊接”）的聯(lián)合研究項(xiàng)目中，德國(guó)漢諾威激光研究中心和九家合作伙伴共同開(kāi)發(fā)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(shè)計(jì)方案提供了新的選項(xiàng)。
漢諾威激光研究中心開(kāi)發(fā)的鋁－鋼激光焊接工藝，在高板厚條件下實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、低不規(guī)則性的焊接
圖片來(lái)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(zhì)量的一致性（即使出現(xiàn)板厚跳變）。為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研究出光譜過(guò)程分析和短相干干涉測(cè)量兩種方法，這兩種方法都能可靠地用于過(guò)程控制。在焊接過(guò)程中，則利用激光功率來(lái)主動(dòng)控制焊接深度。這種化合物的激光焊接控制過(guò)程對(duì)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(zhì)量相對(duì)較高的混合接頭，尤其是對(duì)不同厚度的金屬板。
在靜載拉伸剪切試驗(yàn)中，采用新焊接工藝制造的接頭件能達(dá)到與防爆接頭相似的強(qiáng)度值（焊接鋁合金的屈服強(qiáng)度超過(guò)了52％）。因此，未來(lái)的研究目標(biāo)不僅要實(shí)現(xiàn)接頭的高承載能力，還要實(shí)現(xiàn)接頭的高變形能力。
