當(dāng)下,許多機(jī)械設(shè)備的技術(shù)結(jié)構(gòu)均以某種形式的鋼結(jié)構(gòu)為特征。無(wú)論是集裝箱船、鐵路車輛、橋梁或風(fēng)力渦輪機(jī)塔,這些結(jié)構(gòu)中的任何一個(gè)都可能存在幾百米的焊接接縫。
而近日,德國(guó)弗勞恩霍夫材料與光束技術(shù)研究所(IWS)團(tuán)隊(duì)的研究人員宣布開(kāi)發(fā)出的一種新的激光焊接工藝,可以作為傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)的替代方案。據(jù)介紹,與埋弧焊相比,這種工藝顯著提升了高強(qiáng)度鋼的焊接效率。
這種新工藝被稱為“激光多道次窄間隙焊接”(laser multi-pass narrow-gap welding),有利于高強(qiáng)度材料的溫和加工,在大大提高加工速度的同時(shí),顯著降低了能耗和成本。據(jù)悉,它可以減少80%的能源消耗,節(jié)省85%的填充材料,比電弧焊接節(jié)省50%-70%的時(shí)間,并且它不需要對(duì)部件進(jìn)行矯直過(guò)程。
由于埋弧焊的電弧強(qiáng)度較低,大部分消耗的能量會(huì)以熱量的形式損失在部件上,而不是用于連接過(guò)程中。弗勞恩霍夫團(tuán)隊(duì)的激光束焊接組負(fù)責(zé)人Dirk Dittrich博士指出,這些高能耗的過(guò)程會(huì)對(duì)材料造成嚴(yán)重的熱損傷,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)嚴(yán)重變形,之后還需要進(jìn)行非常昂貴的矯直操作。
因此,由Dittrich領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)與VE-MES(節(jié)能、低失真激光多道窄間隙焊接)項(xiàng)目的合作伙伴共同開(kāi)發(fā)了“激光多道次窄間隙焊接”,作為一種節(jié)能的替代方案。該工藝使用了商用高功率激光器,由于其減少了層數(shù),大大減少了焊縫體積,因此與傳統(tǒng)方法不同。
據(jù)顯示,高強(qiáng)度的激光束保證了能量輸入在焊接點(diǎn)高度局部,而組件的周圍區(qū)域保持相對(duì)寒冷。新工藝在焊縫質(zhì)量方面也有優(yōu)勢(shì),它連接起來(lái)的焊縫明顯更細(xì),邊緣幾乎是平行的。而在傳統(tǒng)焊接工藝中,焊縫是V形的。
Dirk Dittrich博士表示,如果這種激光焊接工藝應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)工藝,它將有望成為德國(guó)中型企業(yè)的一個(gè)獨(dú)特亮點(diǎn),并在面對(duì)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)時(shí)加強(qiáng)其市場(chǎng)地位。他說(shuō):“我們?yōu)樾袠I(yè)提供了一種高效的連接技術(shù)形式,由于其具有成本效益的應(yīng)用和資源節(jié)約的生產(chǎn)過(guò)程,這將徹底改變鋼結(jié)構(gòu)?!?/p>
采用這一技術(shù)生產(chǎn)的對(duì)接接頭和t型接頭的橫截面顯示,它可以在顯著降低成本和資源消耗的情況下生產(chǎn)出高質(zhì)量的焊縫。研究人員表示,對(duì)于大型公司而言,僅焊接填充材料的減少,每年就能節(jié)省下10萬(wàn)歐元以上的成本。