У дослідницькому проекті «FOLAMI» Fraunhofer LBF присвятив себе оцінці змішаного з'єднання з сталі та алюмінію, створеного за допомогою формозамкового лазерного зварювання, для експлуатаційно стійких напівфабрикатів у кораблебудуванні. Супутніми до розробки зварювального процесу були чисельні та експериментальні дослідження, що мали на меті спочатку забезпечити експлуатаційну міцність на рівні зразків, а потім для специфічно оптимізованих адаптерів як елементів з'єднання між сталевими та алюмінієвими конструкційними елементами.
Лазерне зварювання як альтернатива для з'єднань сталі та алюмінію в яхтовому будівництві
У кораблебудуванні, зокрема в яхтовому будівництві, мультиматеріальні з'єднання вже широко використовуються, коли легкий конструкційний матеріал алюміній комбінується з традиційно обробленими сталевими матеріалами. Це з'єднання сталі та алюмінію наразі реалізується у формі так званих адаптерів, зварених вибухом, також відомих як спрей-платування. Альтернативи цьому виробничому процесу обумовлені підвищеними витратами або конструктивними чи функціональними обмеженнями. Лазерне зварювання може стати новим зварювальним процесом для альтернативного виробничого процесу.
Оптимізація та оцінка з використанням симуляції та методу пікових напруг
У розробці зварювального процесу Fraunhofer LBF спочатку підтримав оптимізацію геометрії зварних швів та, відповідно, параметрів зварювального процесу за допомогою чисельних симуляцій навантаження. Основна увага дослідження була зосереджена на розробці методики для оцінки зварних з'єднань з лазерного зварювання сталі та алюмінію та її реалізації в звареному адаптері.
Для цього була розроблена локальна методика оцінки, так звана методика пікових напруг, яка була адаптована до випадку змішаного з'єднання сталі та алюмінію за допомогою цифрової кореляції зображень для вирівнювання деформацій.
Прогнозування терміну служби зварних швів між алюмінієм та сталлю на основі штучного інтелекту
Розроблений вченими LBF процес оцінки передбачає кореляцію параметрів зварного шва, таких як ширина з'єднання або глибина зварювання лазерного зварного шва з EN AW-6082 T6 алюмінію в S355 сталі, з втомою, отриманою за методом пікових напруг та експериментально перевіреною. Як розширення бази даних щодо результатів випробувань були проведені варіації параметрів геометрії зварного шва та симуляції навантаження методом скінченних елементів для отримання пікових напруг, які були розділені на навчальний та тестовий набори даних для прогнозування терміну служби за допомогою нейронної мережі.
Переносимість на інші з'єднані металеві мультиматеріальні з'єднання
З результатами дослідження доступний не лише підхід до оцінки цього специфічного змішаного з'єднання сталі та алюмінію, але й потенціал переносимості на інші з'єднані металеві мультиматеріальні з'єднання. Саме в цьому контексті цей метод оцінки може бути перенесений на випадки застосування зварних з'єднань в кораблебудуванні та в інші галузі.
Спонсори та партнери
Спільний проект формозамкового лазерного зварювання змішаного з'єднання з сталі та алюмінію для експлуатаційно стійких напівфабрикатів у кораблебудуванні (FOLAMI), частковий проект оцінки змішаного з'єднання з сталі та алюмінію, створеного за допомогою формозамкового лазерного зварювання для експлуатаційно стійких напівфабрикатів у кораблебудуванні (номер фінансування 03SX547C), дослідницького центру Jülich GmbH (PtJ) був профінансований в рамках програми досліджень морських технологій наступного покоління Міністерством економіки та енергетики Німеччини на підставі рішення Німецького Бундестагу.
Контакт:
