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未來汽車制造將更強,更節能

時間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

俄亥俄州立大學工程師研究出一種較傳統的焊接方式耗能減少80%的新焊接技術,創造出比以往強50%的結合。

該項新技術將會對汽車工業產生重大影響。該技術準備提供新的汽車,其將傳統的重型鋼件與更輕的替代金屬相結合來減少車輛的重量。
盡管在材料設計的最新進展中,替代金屬在制造實踐中仍是很大的挑戰。很多人考慮采用傳統的非焊接方式實現,部分是因為焊接過程中的高溫和再凝固過程使替代金屬弱化,俄亥俄州立大學材料科學與工程專業教授Glenn Daehn說。他幫助研究了這項新技術。
Glenn Daehn說:“材料變強了,但是焊接不會。我們可以設計出具有完整微觀結構的金屬,但是當采用焊接工藝時,這種微觀結構被破壞了。”
“采用我們的方法,在材料成型和結合的同時,他們實際上也變強了。”
日前在哥倫布舉行的2015年材料科學與技術研討會上,Daehn就該項新工藝發表了主題演講。
在傳統的電阻電焊工藝中,制造商在金屬件中通入電流,由于金屬本身的電阻作用產生熱量,金屬部分融化結合在一起形成焊接件。然而該項工藝存在產生高電流的能耗多,并且金屬融化的部分不如之前強固的缺點。
在過去的十多年中,Daehn和他的團隊一直在努力尋找新的方法來解決這些問題。他們已經在被稱為汽化鋁箔發生器(VFA)系統焊接上積累了超過半打的專利。
在VFA中,高壓容器組合在薄的鋁箔中產生很短的電學脈沖。僅幾微秒(百萬分之一秒),鋁箔蒸發,熱氣的爆出使兩金屬部件以接近每時數千英里的速度結合。
部件未發生融化,因此在他們之前不存在薄弱的金屬接縫。相反,兩種金屬間形成了原子級的直接結合。在高能顯微鏡下觀察,在材料延伸向外彼此環繞的點處結合截面很漂亮,經常呈現出完整的花體。
該項技術使用更少的能量是因為電脈沖的時間很短,并且蒸發鋁箔所需能量也較金屬部件融化所需能量更少。
目前為止,工程師門已實現了不同組合的結合,如Cu,Al,Mg,Fe,Ni,Ti等。他們在經濟廉價的鋼和Al合金中創造了很強的結合——通常認為不可能的壯舉。通過焊接區結合的高強鋼/鋁比基體金屬具有更高的強度。
該技術在有效形成金屬部件的同時將其焊接起來,節省了制造商的步驟。
Daehn和他的團隊現在想與制造商一起進一步發展這項技術,這將通過俄亥俄州立大學技術商業化辦公室的許可。
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