Svařování nesvařovatelného

Crash test působivě demonstruje souhru a efekt hliníkového a ocelového dílu. Hliník absorbuje deformační energii, zatímco ocel zajišťuje bezpečný prostor.

Impozantní inovace posunula hranice svařování ještě dál: Zatímco dosud bylo tepelné spojování oceli a hliníku považováno za neproveditelné, dnes je tento proces reálně možný. Revoluční řešení splňuje vize materiálových specialistů a konstrukčních a výrobních inženýrů. Ale především manažeři automobilového průmyslu chtějí tepelně spojovat pevnou ocel s lehkým hliníkem – vždy podle časového průběhu zatížení v dílu.

Zvláště automobilovému průmyslu to pomůže snížit hmotnost vozidel, a tím i spotřebu energie a emisí CO2. Vede tudy také cesta ke splnění limitní hodnoty EU 130 g vyprodukovaného CO2/km v roce 2012. Také ostatním oborům – od designových objektů přes střechy hal až po větrné elektrárny – přinášejí lehké konstrukce velké výhody.

Podle učebnic svařování nelze obloukovým svařováním spojovat kovy, jejichž fyzikální vlastnosti, jako je teplota tání (1 500 versus 590 °C), koeficient roztažnosti (1,2 versus 2,3 mm/100 °C) nebo elektrochemický potenciál, se výrazně liší. Tento svářečský problém provokuje společnost Fronius již více než 20 let. Novému řešení CMT (Cold Metal Transfer) předcházela první reprodukovatelná spojení již dříve. Díky spolupráci se společností voestalpine však začala od roku 2003 nabývat reprodukovatelná technologie konkrétní podoby. Četné pokusy mezitím dokázaly, že metoda a její aplikace jsou vhodné i pro průmyslové využití. Na straně hliníku je svarový spoj, zatímco u ocelového plechu se jedná o spoj pájený. Společnost Fronius a voestalpine obdržely za toto řešení několik patentů. Společně vyvinuly vysoce tvárné hybridní desky. Ty lze jako polotovary pomocí různých postupů (ohýbání, válcování nebo hluboké tažení) tvarovat na profily nebo pohlcovače nárazů.

Některé technické omezující podmínky: Ocelové plechy musí být pozinkované (jak je obvyklé v automobilovém průmyslu), hliníkové plechy musí pocházet z materiálových řad AW5xxx nebo 6xxx a jako svařovací, popř. pájecí materiál je předepsána slitina AlSi3Mn1. Zinková vrstva na ocelovém plechu působí jako tavidlo a smáčí ocel. Rozhodující je intermetalická fáze. Má být co nejtenčí, maximálně 10 µm. Pak je pevnost spoje tak vysoká, že svar při tahových zkouškách vydrží, a dojde k přetržení hliníkového plechu. Několikaleté testy na tvarovaných deskách dokazují, že nedochází k mezikrystalickým, napěťovým ani trhlinovým korozím, prokazatelné jsou pouze plošné koroze. U desek se osvědčily svařovací systémy, které pomocí procesu CMT oboustranně synchronně kolmo shora dolů svařují pájením. Know-how společnosti voestalpine zahrnuje leptání geometrie svaru, zatímco přídavný materiál a modifikace patentovaného systému CMT jsou výsledkem práce výzkumného a vývojového oddělení společnosti Fronius.

www.fronius.cz