国外研究团队开发出新型工艺，可显著提升高强度钢的焊接效率

2022-04-01 11:59

当下，许多机械设备的技术结构均以某种形式的钢结构为特征。无论是集装箱船、铁路车辆、桥梁或风力涡轮机塔，这些结构中的任何一个都可能存在几百米的焊接接缝。

而近日，德国弗劳恩霍夫材料与光束技术研究所(IWS)团队的研究人员宣布开发出的一种新的激光焊接工艺，可以作为传统钢结构的替代方案。据介绍，与埋弧焊相比，这种工艺显著提升了高强度钢的焊接效率。

这种新工艺被称为“激光多道次窄间隙焊接”(laser multi-pass narrow-gap welding)，有利于高强度材料的温和加工，在大大提高加工速度的同时，显著降低了能耗和成本。据悉，它可以减少80%的能源消耗，节省85%的填充材料，比电弧焊接节省50%-70%的时间，并且它不需要对部件进行矫直过程。

由于埋弧焊的电弧强度较低，大部分消耗的能量会以热量的形式损失在部件上，而不是用于连接过程中。弗劳恩霍夫团队的激光束焊接组负责人Dirk Dittrich博士指出，这些高能耗的过程会对材料造成严重的热损伤，导致结构严重变形，之后还需要进行非常昂贵的矫直操作。

因此，由Dittrich领导的研究团队与VE-MES(节能、低失真激光多道窄间隙焊接)项目的合作伙伴共同开发了“激光多道次窄间隙焊接”，作为一种节能的替代方案。该工艺使用了商用高功率激光器，由于其减少了层数，大大减少了焊缝体积，因此与传统方法不同。

据显示，高强度的激光束保证了能量输入在焊接点高度局部，而组件的周围区域保持相对寒冷。新工艺在焊缝质量方面也有优势，它连接起来的焊缝明显更细，边缘几乎是平行的。而在传统焊接工艺中，焊缝是V形的。

Dirk Dittrich博士表示，如果这种激光焊接工艺应用于钢结构工艺，它将有望成为德国中型企业的一个独特亮点，并在面对国际竞争时加强其市场地位。他说:“我们为行业提供了一种高效的连接技术形式，由于其具有成本效益的应用和资源节约的生产过程，这将彻底改变钢结构。”

采用这一技术生产的对接接头和t型接头的横截面显示，它可以在显著降低成本和资源消耗的情况下生产出高质量的焊缝。研究人员表示，对于大型公司而言，仅焊接填充材料的减少，每年就能节省下10万欧元以上的成本。