U istraživačkom projektu »FOLAMI« Fraunhofer LBF se posvetio ocjeni mješovitih spojeva od čelika i aluminija proizvedenih laserskim zavarivanjem s oblikovanim ključem za trajne poluproizvode u brodogradnji. Uz razvoj procesa zavarivanja, numeričke i eksperimentalne studije su služile za osiguranje trajnosti najprije na razini uzoraka, a zatim i za specifično optimizirane adaptere kao spojne elemente između čeličnih i aluminijskih konstrukcijskih elemenata.
Lasersko zavarivanje kao alternativa za čelično-aluminijske spojeve u gradnji jahti
U brodogradnji, posebno u gradnji jahti, višematerijalni spojevi već se široko koriste kada se lagani materijal aluminij kombinira s konvencionalno obrađenim čeličnim materijalima. Ova čelično-aluminijska mješavina do sada se ostvarivala u obliku takozvanih adaptera koji su zavareni eksplozijom, poznatih i kao eksplozivno premazivanje. Alternativa ovom postupku proizvodnje motivirana je povećanim troškovima ili konstruktivnim odnosno funkcionalnim ograničenjima. Lasersko zavarivanje može ovdje predstavljati nov način zavarivanja koji vodi alternativnom proizvodnom procesu.
Optimizacija i ocjena s simulacijom i metodom vršnog naprezanja
U razvoju procesa zavarivanja, Fraunhofer LBF je najprije podržao optimizaciju geometrije zavara i posljedično parametara procesa zavarivanja putem numeričkih simulacija opterećenja. Fokus istraživačkog rada bio je na razvoju metodologije za ocjenu čelično-aluminijskih laserskih zavarenih spojeva i njene primjene u zavarivanom adapteru.
Za to je lokalna metoda ocjene, takozvana metoda vršnog naprezanja, prenesena na slučaj primjene čelično-aluminijske mješavine uz pomoć digitalne korelacije slike za usklađivanje deformacija.
AI-podržana prognoza trajnosti laserskih zavarenih spojeva između aluminija i čelika
Postupak ocjene koji su razvili znanstvenici LBF-a predviđa korelaciju parametara zavara koji se uspostavljaju, kao što su širina veze ili dubina zavarivanja laserskog zavara od EN AW-6082 T6 aluminija u S355 čelik, s otpornosti na vibracije izvedenom prema metodi vršnog naprezanja i eksperimentalno verificiranom. Kao proširenje baze podataka u odnosu na rezultate ispitivanja provedene su varijacije parametara geometrije zavara i simulacije opterećenja pomoću konačnih elemenata za derivaciju vršnih naprezanja, koje se koriste u podacima za obuku i testiranje za prognozu trajnosti s neuronskom mrežom.
Prenosivost na druge spojene metalne višematerijalne spojeve
S rezultatima istraživanja dostupna je ne samo metoda ocjene za ovu specifičnu čelično-aluminijsku mješavinu, već nudi i potencijal prenosivosti na druge spojene metalne višematerijalne spojeve. U tom kontekstu, ova metoda ocjene može se primijeniti na slučajeve primjene zavarivanja u brodogradnji i na primjene u drugim industrijama.
Sponzori i partneri
Projekt zajednice oblikovanog laserskog zavarivanja mješavine čelika i aluminija za trajne poluproizvode u brodogradnji (FOLAMI), dio projekta ocjene mješavine čelika i aluminija proizvedene oblikovanim laserskim zavarivanjem za trajne poluproizvode u brodogradnji (oznaka potpore 03SX547C), istraživačkog centra Jülich GmbH (PtJ) financiran je u okviru istraživačkog programa Pomorske tehnologije nove generacije od strane Saveznog ministarstva za gospodarstvo i energiju na temelju odluke Njemačkog Bundestaga.
Kontakt:
