Dans le projet de recherche « FOLAMI », le Fraunhofer LBF s'est consacré à l'évaluation de la connexion mixte en acier et aluminium produite par soudage laser à forme clé pour des semi-produits durables dans la construction navale. En parallèle au développement du processus de soudage, des études numériques et expérimentales ont été menées pour garantir la résistance à l'exploitation d'abord au niveau des échantillons, puis pour des adaptateurs spécifiquement optimisés en tant qu'éléments de connexion entre des éléments de construction en acier et en aluminium.
Soudage laser comme alternative pour les connexions en acier-aluminium dans la construction de yachts
Dans la construction navale, en particulier dans la construction de yachts, les connexions multimatériaux sont déjà largement utilisées lorsque le matériau léger aluminium est combiné avec des matériaux en acier traités de manière conventionnelle. Cette connexion mixte en acier-aluminium est actuellement réalisée sous la forme d'adaptateurs dits soudés par explosion, également connus sous le nom de plaquage explosif. Des alternatives à ce procédé de fabrication sont motivées par des coûts accrus ou des restrictions constructives ou fonctionnelles. Le soudage laser peut ici conduire à un nouveau procédé de soudage alternatif.
Optimisation et évaluation par simulation et méthode de contrainte maximale
Dans le développement du processus de soudage, le Fraunhofer LBF a d'abord soutenu l'optimisation des géométries de joint de soudage et, par conséquent, des paramètres de processus de soudage par des simulations de charge numériques. L'accent de la recherche était sur le développement d'une méthodologie pour évaluer les connexions en soudage laser acier-aluminium et sa mise en œuvre dans un adaptateur soudé.
Pour cela, une méthode d'évaluation locale, la méthode de contrainte maximale, a été appliquée au cas d'application de la connexion mixte en acier-aluminium à l'aide de la corrélation d'images numériques pour l'ajustement des déformations.
Prévision de la durée de vie basée sur l'IA des soudures laser entre aluminium et acier
Le processus d'évaluation développé par les scientifiques du LBF prévoit de corréler les paramètres de joint de soudage qui se manifestent, tels que la largeur de liaison ou la profondeur de soudage du joint de soudage laser de l'aluminium EN AW-6082 T6 dans l'acier S355, avec la résistance aux vibrations dérivée et vérifiée expérimentalement selon la méthode de contrainte maximale. En tant qu'extension de la base de données par rapport aux résultats d'essai, des variations de paramètres des géométries de joint de soudage et des simulations de charge par éléments finis pour dériver des contraintes maximales ont été effectuées, qui sont divisées en un ensemble de données d'entraînement et de test pour la prévision de la durée de vie avec un réseau de neurones.
Transférabilité à d'autres connexions multimatériaux métalliques
Avec le résultat de recherche, non seulement une approche d'évaluation pour cette connexion mixte en acier-aluminium est disponible, mais elle offre également le potentiel de transférabilité à d'autres connexions multimatériaux métalliques. Justement dans ce contexte, cette méthode d'évaluation peut être appliquée au-delà des applications de soudures dans la construction navale à des cas d'application d'autres secteurs.
Financiers et partenaires
Le projet collaboratif de soudage laser à forme clé de la connexion mixte en acier et aluminium pour des semi-produits durables dans la construction navale (FOLAMI), sous-projet d'évaluation de la connexion mixte en acier et aluminium produite par soudage laser à forme clé pour des semi-produits durables dans la construction navale (numéro de financement 03SX547C), du Centre de recherche de Jülich GmbH (PtJ) a été financé dans le cadre du programme de recherche Technologies maritimes de la prochaine génération par le ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie sur la base d'une décision du Bundestag allemand.
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