德国团队研发推进可成形混合组件的激光工艺

以往来看，混合半成品可以帮助节省材料和生产成本，但如果组件中需要替代的这些部分是由高价材料制成的，这些材料在以后的使用中就需要满足很高的要求，比如必须特别耐磨。

为了满足这些要求，德国汉诺威SFB 1153“定制成形”合作研究中心正在开发一种新的工艺链，用于生产适应载荷的混合固体部件，其中半成品首先会连接在一起，然后整体成形。在这一过程中，德国汉诺威激光中心(LZH)进行了两种基于激光的工艺研究。

工艺一：超声波辅助激光束焊接

【资料图】

LZH的金属连接和切割小组表示，他们能够使用超声波辅助激光束焊接工艺生产出无裂纹可成形的半成品。这是上述两种新激光工艺中的第一种，具体子项目为A03“超声辅助激光焊接生成可成形混合化合物”。

科学家们焊接了各种混合化合物(如钢-钢或钢-镍)制成的轴，并开发了相应的工艺。在这一开发过程中，他们探讨的重点是如何避免裂纹，以及焊接过程中的哪些参数会影响质量特征，如焊深或焊缝加固。

在合作研究中心的第三个资助期，该小组希望通过调制激光功率来确保更高的工艺稳定性，并开发工艺控制，以在生产半成品时实现可重复、可靠的质量。此外，部件中的机械应力将通过超声波后处理来降低。

工艺二：激光沉积焊接

ZH的机器和控制小组则在研究具有本地负载适应特性的新型组件，这关联了第二种激光工艺——具体子项目为A04“使用堆焊技术生产渐变混合部件的成形部件材料性能的空间适应性”。

为此，科学家们使用激光热丝沉积焊接，将一种成本高、强度高的材料作为涂层，专门用于组件在运行过程中承受高负载的区域。这种工艺典型的应用是齿轮的齿侧，采用者可以得到高质量的硬涂层，并且涂层的性能受到材料选择的具体影响。

下一步，该小组希望开发用于沉积焊接质量保证的过程监控。为此，需要使用特殊的传感器技术测量焊接过程中产生的二次辐射，并使用机器学习方法进行分析，从而能够对涂层性能进行预测。这些操作的目的是在工艺过程中对涂层进行无损质量控制。

德国汉诺威激光中心(LZH)的工作是SFB 1153“通过定制成型生产混合高性能部件的工艺链”合作研究中心的一部分。此外，来自汉诺威莱布尼茨大学机械工程学院9个研究所、汉诺威综合生产研究所的研究人员也在与他们合作开发用于生产混合部件的新工艺链。

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