新型焊接工艺扩大先进高强度钢的应用

寂静回声

据悉当前，巴西空军高级研究所（IEAv）的相关研究人员已开发出一种用于汽车和航空航天领域的先进高强度钢（AHSS）的新焊接技术。

新技术攻克了先前在焊接AHSS时所面临的挑战，在传统工艺的情况下，可能会使钢材变脆，并且最终在后续的热冲压和成形过程中发生断裂，这在许多制造工艺中时有发生。

与传统钢种相比，AHSS的成形性和抗冲击性均得到改善，因此非常适用于汽车车身结构的关键安全位置，以吸收冲击能量。然而，AHSS在焊接时容易变脆的特性阻碍了其在行业中的应用，但随着当前乘客安全性、车辆性能和燃料经济性等方面的要求日益严格，对此类钢种的需求也处于不断攀升中。

IEAv的研究员Milton Sergio Fernandes de Lima表示：“这个问题使得AHSS不仅无法在汽车工业中使用，并且在航空航天等其他行业也难以获得应用。” 鉴于此，他通过开发了一种用于AHSS的创新型高温激光焊接工艺，一举使这种钢材适用于航空航天领域。

Lima的技术包括在激光焊接前的10分钟先将22MnB5热冲压成形钢加热至约450℃，以均衡温度。接着，焊接后再将钢板高温放置10分钟，以产生贝氏体组织。

冶金学家已经发现贝氏体是在一定条件下在钢材中形成的微观组织，它是打造牢固可靠的焊接接头的最佳选择。贝氏体在抗屈强度和拉伸强度方面尤其展现出极高的价值。

对在这种高温下焊接的钢材进行分析后表明，它们含有贝氏体，并且比在室温下焊接的钢材要牢固得多，这种钢材含有的是马氏体——一种抗屈强度和拉伸强度均低于贝氏体的显微组织。随后，通过应力试验来证明含有贝氏体的钢材在弹性方面的改进。

“我们成功地在贝氏体上直接生产出牢固的焊接件，而不需要额外的热处理。” Lima说道，他表示该技术可被高效便捷地应用于制造业，以改善高强度和超高强度钢的激光焊接工艺。

与传统焊接手段相比，汽车行业使用激光焊接工艺能够更快、更可靠地将钢坯和车身冲压结构体部件（如支柱、横梁、导轨、框体等）连接起来。

在航空航天工业中，波音和空客等飞机制造商使用激光焊接技术来提高飞机、火箭、导弹、人造卫星、重返载具、机载系统和无人机结构中的焊接件的可靠性。

Lima表示，应用于航空航天产业的激光焊接结构必须能够承受高温和外部压力，因此亟需非常高的可靠性。尽管目前对这项新技术的研究还处于初期阶段，但由于贝氏体钢具有较高的吸收机械能的能力，因此有望成为优良的屏蔽和铠装材料。

“航空和航天工业开发的许多材料从来没有‘飞翔’过，因为它们无法满足该行业必须满足的高可靠性要求。然而，这些材料衍生的其它‘副产品‘可能会有用武之地，并且可被其他领域引入，如汽车行业。”Lima总结道。

我是青铜三

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