Tepelné spojení různých materiálů, jako je ocel a hliník, má v lehkých konstrukcích automobilů zásadní význam. Vzhledem k různým fyzikálním a chemickým vlastnostem materiálů je však tento proces mimořádnou výzvou: Dosáhnout vysoce kvalitních a stabilních výsledků je značně obtížné a další zpracování polotovarů naráží na zřetelná omezení. Řešení nabízí svařovací postup se sníženým vnosem tepla – proces Cold Metal Transfer (CMT) vyvinutý firmou Fronius.
Minimální tvorba rozstřiků, stejně jako konstantní a zvláště stabilní oblouk zajišťují optimální výsledky. Mezinárodní dodavatel automobilového průmyslu Magna Steyr vyvinul technologii, díky níž lze docílit úspornější výroby dílů karoserií a snížení jejich hmotnosti.
Automobilový průmysl při výrobě karosérií stále více sází na kombinaci různých materiálů – a to z dobrého důvodu: Hmotnost vozidel lze výrazně snížit použitím materiálů, jako je hliník nebo vyztužené plasty, což má mimo jiné pozitivní dopad na spotřebu energie a paliv. Stále přísnější emisní předpisy by bez pokroku v lehkých konstrukcích mohly být jen obtížně splněny. Pro moderní vozidla je proto charakteristická kombinace materiálů propracovaná do nejmenších detailů, přičemž každý jednotlivý díl je navržen s ohledem na optimální fungování při minimální hmotnosti. Avšak spojování materiálů, které jsou velmi odlišné ve svých vlastnostech, je velkou výzvou.
Omezení pevnosti a tvarovatelnosti
Jednou z nejčastěji používaných kombinací v lehkých konstrukcích automobilů je spojení oceli a hliníku. V rámci úspory nákladů svařují výrobci hliníkové součásti v oblasti příruby s pozinkovanými ocelovými plechy, takže ty mohou být v karosárně spojeny konvenční a výhodnou metodou bodového svařování. Je však třeba poznamenat, že tyto dva materiály mají velmi odlišné fyzikální a chemické vlastnosti, například tepelnou roztažnost, tepelnou vodivost a odolnost vůči korozi. To má negativní vliv na kvalitu a pevnost svarového spoje. Tvarovatelnost v následných výrobních procesech je také výrazně omezena.
Důvodem je takzvaná intermetalická fáze, která vzniká při svařování oceli a hliníku v místě, kde se oba materiály dotýkají a vzájemně se spojují. Tato vrstva je křehká a zároveň citlivá na trhliny a póry, což ohrožuje stabilitu spojení. Mezinárodní dodavatel automobilového průmyslu Magna Steyr se tímto problémem také zabýval. Společnost se sídlem v rakouském Grazu vyvíjí a vyrábí jednotlivé komponenty i kompletní vozidla a u svých karosérií rovněž sází na lehké konstrukce. Pro snížení nákladů na výrobu ocelových a hliníkových svařovaných součástí podrobila společnost Magna Steyr proces spojování důkladnému zkoumání a dospěla k závěru, že rozhodující vliv na kvalitu svaru zde má teplota.
Proces svařování „za studena" zlepšuje stabilitu
Vnos tepla během svařovacího procesu do značné míry určuje tloušťku intermetalické fáze. Pokusy technických odborníků prokázaly, že pro zajištění stabilního spojení by tloušťka neměla v ideálním případě činit více než deset mikrometrů. Za tímto účelem museli odborníci optimálně řídit průběh teploty a udržovat ji v hodnotách nad teplotou tání hliníku, ale pod teplotou odpařování zinkové vrstvy aplikované na ocelové plechy. U většiny postupů obloukového svařování to však není proveditelné. Řešením, které nakonec společnost Magna Steyr nalezla, byl proces Cold Metal Transfer (CMT), tedy proces svařování „za studena" vyvinutý společností Fronius.
Oproti ostatním procesům MIG/MAG snižuje proces CMT výrazně vnos tepla. Tajemství spočívá v digitální regulaci procesů, které automaticky rozpozná zkrat a zpětným potažením drátu podpoří uvolnění kapky. Při svařování se drát pohybuje vpřed, a jakmile dojde ke zkratu, zatáhne se zpět. Tím je udržována jen velmi krátká fáze hoření oblouku, a snižuje se tak vnos tepla. Proces umožňuje plynulé nastavení vnosu energie do svařovaného dílu. Uživatel využívá výhod bezrozstřikového přechodu mezi materiály a optimálních výsledků svařování. Proces CMT je ideální pro svařování ocelových spojení s CO2 a dalšími ochrannými plyny. Předurčen je rovněž pro spojování oceli s hliníkem, protože při tomto svařovacím pájení se ocelový základní materiál netaví, nýbrž pouze smáčí. Proces CMT tak má ideální předpoklady pro využití v automobilovém průmyslu.
Vynikající výsledky, skvělý proces
Díky svařovacímu procesu CMT a rovněž díky optimalizaci svařovacího drátu vyvinula společnost Magna Steyr technologii, která má za cíl spolehlivě a efektivně spojovat ocel a hliník. Přesně definované nastavení parametrů svařování umožňuje udržovat intermetalickou fázi tenčí než deset mikrometrů. Mechanické vlastnosti spojení splňují všechny požadavky. Ve srovnání s dříve používanými svařovacími postupy nabízí CMT rovněž tu výhodu, že se nemusí svařovat z obou stran, nýbrž pouze z jedné. To snižuje náklady a usnadňuje práci. Kromě toho není nutné provádět dodatečné a dražší spojovací procesy, např. prorážecí nýtování, což zvyšuje hospodárnost.
Za svou inovativní techniku spojování obdržela společnost Magna Steyr v roce 2017 cenu AutomotiveINNOVATIONS Award, kterou uděluje Center of Automotive Management (CAM) a PricewaterhouseCoopers (PwC) Německo. Technologie získala uznání poroty v kategorii podvozky, karosérie a exteriéry a dopomohla společnosti Magna získat cenu pro nejinovativnějšího dodavatele automobilového průmyslu.
Časopis T+T Technika a Trh
|
|
| Aktuální číslo | Předchozí číslo |
ALLPLAN uvádí na trh nový produkt ALLPLAN Civil
VariCAD ve verzi 2025-1.0 – 02.10.2024
Technodat pořádá seminář o CATIA MBSE
Spolupráce ČVUT a Lockheed Martin na výzkumu a vývoji vysoce obratného dronu
Pozvánka na 3E Praha SOLIDInspire 2024
RSS Sitemap Trends Zásady ochrany osobních údajů Tvorba webových stránek Brno - Webservis © 2023. Všechna práva vyhrazena.