ZVÁRANIE NÁS SPÁJA - Výskumný Ústav zváračský

ODBORNÉ ČLÁNKYväčšie množstvo kovovýchpár a pohlcovanieenergie laserového lúčasa tak uľahčuje. Tátoskutočnosť tiež zabraňujeprerušeniu laserovo-oblúkovéhoprocesu.Prenos zvarovéhokovu pri laserovo-oblúkovomhybridnom zváraníje zrejmý z obr. 2.GEOMETRIAZVAROVÉHO SPOJAAk sa porovnajú geometrie laserovéhoa oblúkového zvarového spojas rovnakou veľkosťou prievaru a vyhotovenérovnakou rýchlosťou, je húsenicalaserového zvarového spojaúzka a na povrchu konkávna, zatiaľčo húsenica MIG zvarového spoja jeprevýšená a veľmi široká. Na to, abysa dosiahla rovnaká veľkosť prievarulaserovo-oblúkovým hybridným zváraním,postačí polovičná rýchlosťpodávania zváracieho drôtu (napr.5,5 m/min, namiesto 11 m/min potrebnýchpri MIG zváraní). Súčasnesa dosiahne len malé prevýšeniehúsenice.APLIKÁCIE A PRÍPADOVÉŠTÚDIE V AUTOMOBILOVOMPRIEMYSLEMIG zváranie má vysokú schopnosťvyplniť (premostiť) zvarovú medzerua nevyžaduje náročnú presnú prípravuzvarových plôch. Ďalšie výhodylaserového zvárania – veľký prievara vysoká rýchlosť zvárania – prameniaz koncentrovaného zdroja energie.Obr. 2 Prenos zvarového kovu pri laserovo-oblúkovom hybridnomzváraní (fáza základného prúdu, fáza rastu prúdu, fáza vysokéhoprúdu, tvorba krčku na kvapke roztaveného zvarového kovu drôtu,oddelenie kvapky, prechod kvapky do zvarového kúpeľa)Fig. 2 LaserHybrid metal transfer (background current phase,current rise phase, high current phase, necking, dropletdetachment, dipping in molten pool)Zváranie dverí automobilu WV,modelu PhaetonPri zváraní dverí automobilu WV,modelu Phaeton, sa laserovo-oblúkovéhybridné zváranie aplikuje akovýznamný doplnok k MIG zváraniua laserovému zváraniu. Na dveráchje 7 MIG spojov, 11 laserových spojova 48 laserovo-oblúkových hybridnýchspojov. Súčet dĺžok MIG zvarovje 380 mm, laserových zvarov1030 mm a laserovo-oblúkovýchhybridných zvarov 3570 mm (spolu4980 mm spojov). Laserovo-oblúkovéhybridné zváranie sa aplikovalona spájanie dielov vyrobených pretláčaním,ďalej odliatkov a plechovz hliníka. Spoje sú prevažne kútovéa preplátované, zvyšok sú tupé spoje(obr. 3).Aby bolo možné splniť náročné požiadavkykladené na dvere a súčasneznížiť ich hmotnosť, bolo potrebnépoužiť diely vo forme plechových prístrihov(taylored blanks) v kombináciis odliatkami a dielmi vyrobenými pretláčaním(extruderom). Niektoré spojetýchto dielov bolo možné s ohľadomna požadovanú zváraciu rýchlosťa danú východiskovú presnosťdielov spojiť len laserovo-oblúkovýmhybridným zváraním. Skutočnosť, želasero-oblúkové hybridné zváranie sanepoužilo na všetky spoje dverí jedaná charakteristickými vlastnosťamijednotlivých spojov: ak bola šírkamedzery spoja príliš veľká, laser prilaserovo-oblúkovom hybridnom zváranínepriniesol úžitok, v takom prípadesa využili vlastnosti (a výhody)MIG zvárania. A naopak: ak bolašírka medzery spoja veľmi malá,vhodnejšie bolo laserové zváranie,pretože sa plne využili jeho vlastnosti,t. j. nízke merné teplo spojaa vysoká rýchlosť zvárania.Naviac laserovo-oblúkové hybridnézváranie ponúka vysokú schopnosťadaptivity. Zmenou pomeruvýkonu laseru a oblúka sa moholzvárací proces prispôsobiť rôznympodmienkam a požiadavkám zhotovovaniajednotlivých spojov. To dokoncaznamená, že bolo možnépoužiť len samotné laserové zváraniealebo samotné MIG zváranie, keď sajeden z procesov vyradil. Aj zváraciarýchlosť sa mohla pri jednotlivýchspojoch jednoducho meniť podľapotreby. Ako príklad možno uviesťtupý spoj dverí Phaeton: použiteľnárýchlosť zvárania bola v intervale 1,2až 4,8 m/min, rýchlosť podávaniadrôtu 4 až 9 m/min a použiteľnývýkon lasera 2 až 4 kW. Ako optimálneparametre zvárania tohto tupéhospoja sa ukázali tieto: zváraciarýchlosť 4,2 m/min, rýchlosť podávaniadrôtu 6,5 m/min a výkon lasera2,9 kW.Zváranie bočného rámu strechynového automobilu Audi A8Laserovo-oblúkové hybridné zváraniesa výhodne aplikovalo aj v prípadenového automobilu Audi A8.„Kombináciou obidvoch metód zváraniasme teraz schopní dosiahnuťsynergický efekt. Rozširujeme hranicednešných možností tavných zváracíchmetód, a to produktivity, nákladov,kvality spoja a bezpečnosti“ zdôraznilnedávno Stephan Helten, pracovníkCentra hliníkových a ľahkýchkonštrukcií v Neckarsulme zodpovednýza kvalitu laserových technológiía za vývoj hybridných metódzvárania pri výrobe nového topmodelu Audi. Pri výrobe modelu A8sa laserovo-oblúkové hybridné zváranievyužíva na bočnom ráme strechy,na ktorom sa spojujú plechovédiely s rôznou funkciou (obr. 4) [12,13]. V prevádzke OEM v IngolstadteObr. 3 Dvere automobilu VW Phaeton zhotovené laserovo-oblúkovým hybridným zváraním,makroštruktúra spoja a zvárací prípravok [11]Fig. 3 LaserHybrid welded door, macro section and clamping device of the Phaeton of VW [11]Obr. 4 Laserovo-oblúkové hybridné zváranie strechy automobilu AUDI A8 v Ingolstadte – 4,5 m dlhéspoje zhotovené vyššou rýchlosťou zvárania a vyššia pevnosť spojov [14]Fig. 4 Laser beam Hybrid welding at Audi: OEM in Ingolstadt applies the process for 4.5 m of weld seamsin the roof area of the new A8 and thus achieves higher welding speeds and stronger seams [14].ZVÁRANIE-SVAŘOVÁNÍ | 2/ 2007 51