一种用于轻量化生产的锻造工艺

　　研究人员试图在成型过程中直接将钢板和铝块连接起来，而不需要额外的连接步骤。

　　混合式复合锻造是第一种将两种轻量化结构进行结合的工艺，即在钢板和块状金属之间形成一个材料结。而且根据所选金属的不同可以获得不同的材料性能，例如将轻质铝与高强钢进行连接。汉诺威综合生产研究所（IPH）与德国克劳斯塔尔工业大学（TU Clausthal）的焊接与加工研究所（ISAF）展开合作，正在开发一种新型的锻造工艺，以用于轻型汽车的制造。

　　图为铝螺柱连接钢板。这是IPH研究人员成功设计地一种壳式连接。现在他们想要实现两部分之间的材料连接。照片来源：IPH

　　研究人员的想法是在一个工艺步骤中实现钢板与高强铝螺柱的连接。在过去的生产过程中，首先需要将每个部件单独制备好，然后再将两个部件进行连接，譬如通过焊接固定螺柱。混合式复合锻造的初衷就是省去后续的连接步骤，同时使轻质部件的生产更加高效。在设计这种新型轻量化生产工艺时，汉诺威综合生产研究所和焊接与加工研究所面临着两个巨大的挑战：由于铝的熔点比钢低得多，所以接头成形工艺更为复杂。

　　此外，钢和铝的混合会导致脆性相的析出，从而使获得的连接材料强度降低，因此不适用于汽车制造工业。考虑到这个原因，研究人员尝试使用镀锌钢板与铝螺柱进行连接，发现锌能够牢固地将铝及钢连接在一起而不会产生脆性相

　　在“混合式复合锻造”的研究项目中，研究人员的任务是找出最合适的工艺条件——即确定出最佳温度、压力及速度，以保证两个部件能实现良好的成型及连接。他们还尝试确定该新型工艺是否同样适用于不同厚度的板材和不同类型的额螺柱。另一项任务就是确定连接区的承载能力以及连接成型后混合部分的可加工性。

　　未来，混合式复合锻造工艺可以应用于汽车和航空航天工业，以生产诸如纵梁、尾灯支架或货物捆扎环等零部件。轻质结构在汽车和航空航天领域具有举足轻重的地位：因为轻量化意味着更低的燃料消耗。