激光焊接技術應用于難控制的材料組合：作為FOLAMI項目的一部分，LZH研究人員開發(fā)了一種可靠高效的鋼鋁異種材料焊接工藝。

在船舶制造中，鋼鋁異種材料接頭等輕量化結構的應用日益廣泛，船體采用鋼材而上層建筑采用鋁材。這種設計可降低船舶重心，同時提升穩(wěn)定性并減輕重量，從而節(jié)省燃料并減少二氧化碳排放。傳統(tǒng)上，兩種金屬需要通過復雜且危險的焊接工藝制造轉接件進行連接。在FOLAMI聯合項目中，LZH科學家優(yōu)化了鋼鋁異種材料的激光焊接工藝，將其發(fā)展為一種高效安全的替代方案。

用于船舶制造的加長轉接件激光焊接技術
 

交叉激光束確保高穩(wěn)定性
爆炸焊接通過受控爆炸使組件結合，爆炸力使兩個單元碰撞焊接而不產生熔池。在“基于熔深在線控制的形合式鋼鋁異種材料激光焊接”子項目中，LZH研究人員開發(fā)出可靠的激光焊接方法。該工藝首先在鋁合金板上銑削細長槽并填充鐵粉，隨后采用雙激光束交叉焊接鋼與鋁合金。由于焊縫金屬中鋁含量降低，不僅形成了穩(wěn)定工藝，還實現了形合連接。

相較于非形合的結構改性異種接頭，這種方法形成的結構具有可變形性、高強度、低缺陷和高材料強度等特點。研究人員測得搭接接頭樣件的最大橫向拉力約為12kN，性能提升達三倍。該拉力值遠超所用5mm厚鋼板的屈服強度，導致鋼板發(fā)生塑性變形。

聯合研發(fā)項目中開發(fā)的鋁鋼轉接件的正面與橫截面視圖
 

船舶制造的輕量化原則
為實現工藝穩(wěn)定性并補償生產波動，項目團隊開發(fā)了焊接深度控制系統(tǒng)。他們采用光譜過程發(fā)射分析和短相干干涉測量（OCT-光學相干斷層掃描）技術，例如通過基于光譜儀的熔深控制測量焊接過程中的發(fā)射強度，并將其與熔深關聯。研究表明，發(fā)射強度與焊接深度存在相互依存關系，由此可實現熔深控制。通過保持熔深恒定于目標值，可獲得高承載力的焊縫。

鋼鋁轉接件實現最大穩(wěn)定性
通過優(yōu)化激光焊接工藝，項目合作伙伴成功制造出具有優(yōu)異強度參數的轉接件。得益于形合結構與改性微觀組織，激光焊接轉接件可承受至少35kN的高載荷，超過所用鋁合金的屈服點載荷。尤為重要的是，這些轉接件展現出卓越的循環(huán)承載能力。這種基于激光的連接工藝可作為爆炸焊接的可靠高效替代方案，在船舶制造領域具有巨大應用潛力。