德国学术与工业界合作开发的“LaserLeichter”项目为轻型双金属汽车零部件制造行业提供了一种改进的高速激光驱动焊接技术。图片来源：德国汉诺威激光中心（LZH）。

由于汽车制造业在追求更高燃料和能源效率方面力求实现轻量化部件，因此越来越倾向于需要双金属焊接头的复合材料部件。但在部件的制造过程中存在一个问题：这种在不同金属之间的妥协通常会在整个焊缝上产生金属间相，这些金属间相易碎而且容易出现失效。

为了帮助解决这个问题，包括汉诺威激光中心在内的多家研究机构宣布合作进行“LaserLeichter”项目，以开发一种使用激光器对包括钢铝接头在内的三维结构进行“快速而安全的连接”。根据该项目的报告称，该工艺能够实现接近铝合金抗拉强度的焊缝，并具有与工业生产兼容的高产量。

激光驱动的轻型结构

作为德国联邦教育与研究部资助的九个项目之一，“LaserLeichter”计划在几年前发布，旨在发展“高效的光电子轻型结构工具”。其他八个项目专注于利用光子技术，尤其是激光生产轻质塑料部件、碳纤维增强塑料和各种其他部件类型。

“LaserLeichter”项目特别关注连接铝和钢的问题，在焊接过程中使用激光器能够避免传统焊接的一些缺陷，从而减少出现接合弱化的金属间相。这是因为激光瞄准的相对精度较高，而且引入工件的热量相对较低，能够精确控制接头处的熔化和混合过程。

通过“LaserLeichter”项目开发的工艺完成的焊缝横截面，左图为奥氏体铬镍钢与铝合金连接的焊缝，右图为超高强度钢与铝合金连接的焊缝。图片来源：汉诺威激光中心。

据汉诺威激光中心介绍，新工艺使得焊接的强度更高而且更清洁环保。新工艺焊接得到的接头能够实现大约铝合金剪切拉伸强度的67％，或者在三个焊缝平行分布的情况下达到95％。

速度是该项目的另一个优势：该技术能够达到汉诺威激光中心所谓的“高达每分钟7米的高焊接速度”。而“LaserLeichter”项目的合作伙伴之一，德国大众汽车公司已经测试过使用该工业对焊接部件进行了采样，并发现混合接头“能够抵御更强烈的碰撞”。

通快公司三维扫描仪

该技术适用于复杂制造环境的关键是德国通快公司为该项目开发的三维光学扫描仪。根据“LaserLeichter”项目的研究团队声称，该扫描仪能够使激光追踪“复杂的三维接缝的几何形状”，即使在车身制造等大型工艺过程中也能够实现。事实上研究人员认为扫描仪的使用甚至能够在这些工厂中“取代复杂的工业机器人”。

除汉诺威激光中心、大众汽车公司和通快公司之外，“LaserLeichter”计划还有13家相关的合作伙伴，其中包括InPro、罗伯特博世、勃兰登堡大学、弗劳恩霍夫研究所等。

来源：https://www.osa-opn.org/home/industry/2018/june/german_photonic_partnership_tackles_auto_welding_p/

本文受译者委托，享有该文的专有出版权，其他出版单位或网站如需转载，请与本站联系，联系email：mail@opticsjournal.net。否则，本站将保留进一步采取法律手段的权利。