Nel progetto di ricerca »FOLAMI«, il Fraunhofer LBF si è dedicato alla valutazione della connessione mista in acciaio e alluminio generata dalla saldatura laser a giunto formale per semilavorati resistenti in costruzione navale. A supporto dello sviluppo del processo di saldatura, sono stati condotti studi numerici ed esperimentali per garantire inizialmente la resistenza operativa a livello di campione e successivamente per adattatori specificamente ottimizzati come elementi di connessione tra componenti in acciaio e alluminio.
Saldatura laser come alternativa per connessioni in acciaio-alluminio nella costruzione di yacht
Nella costruzione navale, in particolare nella costruzione di yacht, le connessioni multimateriale sono già ampiamente utilizzate quando il materiale leggero alluminio viene combinato con i materiali in acciaio lavorati convenzionalmente. Questa connessione mista in acciaio-alluminio è attualmente realizzata sotto forma di adattatori saldati ad esplosione, noti anche come sprengplattieren. Le alternative a questo processo di produzione sono motivate da costi elevati o da limitazioni costruttive e funzionali. La saldatura laser può qui rappresentare un nuovo processo di saldatura per un'alternativa di produzione.
Ottimizzazione e valutazione con simulazione e metodo Peak-Stress
Nello sviluppo del processo di saldatura, il Fraunhofer LBF ha inizialmente supportato l'ottimizzazione delle geometrie delle saldature e quindi dei parametri del processo di saldatura attraverso simulazioni numeriche di carico. L'obiettivo del lavoro di ricerca era lo sviluppo di una metodologia per la valutazione delle saldature laser in acciaio-alluminio e la sua attuazione in un adattatore saldato.
A tal fine, è stato trasferito un metodo di valutazione locale, il cosiddetto metodo Peak-Stress, al caso d'uso della connessione mista in acciaio-alluminio con l'aiuto della correlazione digitale delle immagini per il bilanciamento delle deformazioni.
Previsione della durata di vita delle saldature laser tra alluminio e acciaio basata su IA
Il processo di valutazione sviluppato dai ricercatori del LBF prevede di correlare i parametri della saldatura che si stabiliscono, come ad esempio la larghezza di collegamento o la profondità di saldatura della saldatura laser di alluminio EN AW-6082 T6 in acciaio S355, con la resistenza alle vibrazioni derivata e verificata sperimentalmente secondo il metodo Peak-Stress. Come estensione della base dati rispetto ai risultati sperimentali, sono state condotte variazioni dei parametri delle geometrie di saldatura e simulazioni di carico a elementi finiti per derivare le tensioni di picco, che sono state utilizzate suddividendole in un set di dati di addestramento e test per la previsione della durata di vita con una rete neurale.
Trasferibilità ad altre connessioni multimateriale metalliche assemblate
Con il risultato della ricerca non è disponibile solo un approccio di valutazione per questa specifica connessione mista in acciaio-alluminio, ma offre anche il potenziale di trasferibilità ad altre connessioni multimateriale metalliche assemblate. Proprio in questo contesto, questo metodo di valutazione può essere trasferito a casi d'uso di altre industrie oltre alle applicazioni delle saldature nella costruzione navale.
Finanziatori e partner
Il progetto di ricerca Saldatura laser a giunto formale della connessione mista in acciaio e alluminio per semilavorati resistenti nella costruzione navale (FOLAMI), progetto parziale valutazione della connessione mista in acciaio e alluminio generata dalla saldatura laser a giunto formale per semilavorati resistenti nella costruzione navale (numero di finanziamento 03SX547C), del Centro di ricerca Jülich GmbH (PtJ) è stato finanziato nell'ambito del programma di ricerca Tecnologie marittime della prossima generazione dal Ministero federale dell'Economia e dell'Energia sulla base di una decisione del Bundestag tedesco.
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