Moderní technologii laserového svařování s oscilací svazku nyní zkoumá Ústav přístrojové techniky Akademie věd. O nejnovějších výsledcích informoval redakci FAEI.cz výzkumný tým tohoto brněnského pracoviště.
Proč je právě dokonalé svařování důležité pro snižování výfukových emisí? K tomu, aby se snižovala spotřeba paliva, přispívá už zmiňované snižování hmotnosti karoserie. Dosahuje se toho například používáním plechů menších tlouštěk vyrobených z ocelí vyšší pevnosti a jejich vhodnou kombinací.
Při produkci dílů, které tvoří více druhů tenkých plechů odlišných tlouštěk či chemického složení, je vhodné použít svařování laserem. To vyžaduje naprosto precizní přípravu hran svařovaných materiálů a jejich správné upnutí, aby nedošlo k vadám nebo se dokonce požadované díly nespojily.
Významně lepší vlastnosti
Ani při zajištění těchto podmínek ale nemusí mít svary optimální vlastnosti, a to zejména při svařování plechů odlišných tlouštěk. To pak může vést k poklesu životnosti svarových spojů při jejich namáhání. Vědci z Ústavu přístrojové techniky nyní přicházejí s vylepšenou technologií, na níž spolupracují s kolegy z jiných pracovišť Akademie věd, především Ústavu fyziky materiálu.
„V našem výzkumu se zabýváme moderní technologií laserového svařování s oscilací svazku, kdy laserový svazek opisuje zvolený Lissajousův obrazec (oscilační mód). Tento jeho pohyb se sčítá s posuvným pohybem svařovací hlavy, který definuje trajektorií svařování,“ informoval redakci Libor Mrňa, vedoucí vědeckého týmu Laserových technologií v Ústavu přístrojové techniky.
Dodal, že tato technologie vede k širší tavné lázni, a tedy nižší citlivosti na přípravu svařovaných ploch. „Ale především nám umožňuje řídit distribuci tepla dodávaného tavné lázni. Při konstantním výkonu laseru jsme testovali několik oscilačních módů s odlišnými průběhy lokálně vnášeného tepla a polohami maxim hustoty výkonu a zkoumali jejich vliv na geometrii, mikrostrukturu a mechanické vlastnosti svarů,“ vysvětlil Mrňa.
Vylepšená technologie laserového svařování skutečně přinesla pozitivní výsledky. „Svary provedené s oscilací svazku dosáhly při stejné pevnosti a hlubokotažnosti významně lepších únavových vlastností ve srovnání s konvenčními laserovými svary, a to i v případě přítomnosti geometrických defektů v oblasti kořene svaru,“ sdělila redakci členka vědeckého týmu Laserových technologií Hana Šebestová.
Ta je současně hlavní autorkou článku o této nové metodě, který publikoval prestižní vědecký časopis Thin-Walled Structures. Podle Šebestové se při výzkumu podařilo prokázat, že použití oscilačních módů, při nichž nedochází k významným fluktuacím lokálně vnášeného tepla, vede k redukci kořenových vrubů svarů.
„Současně ale demonstrujeme i skutečnost, že přítomnost vrubu nemusí být pro únavové vlastnosti rozhodující a může být kompenzována příznivější mikrostrukturou či distribucí zbytkových napětí, které jsou definovány často velmi složitými teplotními cykly, které svarový kov a tepelně ovlivněná oblast při svařování s oscilací svazku absolvují,“ poznamenala Šebestová.
Tím se vědcům podařilo poukázat i na komplexnost dané problematiky. „Neboť každá změna v technologickém postupu svařování může indukovat obtížně predikovatelné změny únavových vlastností svarových spojů,“ upozornila Hana Šebestová.
Minus jeden gram
Ve stejné době, kdy vědecký tým informoval o výsledcích svého výzkumu, zveřejnil web Čistá doprava loňské údaje o emisích oxidu uhličitého u nových automobilů v České republice. V průměru přitom klesly o jeden gram na 137 gramů na kilometr.
Při tradičním srovnání dvaceti nejvíce registrovaných vozidel vyšly nejlépe automobilky Citroën (119 g/km) Peugeot (122 g/km) a Opel (123 g/km). „Renault, který meziročně zvýšil průměrné emise oxidu uhličitého o čtyři gramy na 127 gramů na kilometr, se posunul z prvního na pátou příčku,“ sdělil Lukáš Kadula z Centra dopravního výzkumu.
Dodal, že z dvaceti uvedených značek jich dvanáct emise meziročně snížilo, nejvíce Opel – o 8,2 procenta. „Škoda, která v Česku zaregistrovala nejvíce vozidel, zvýšila emise o jeden gram na 131 gramů na kilometr,“ uvedl Kadula.
Za pouze mírným meziročním poklesem průměrných emisí stojí podle něho více faktorů. Jedním z nich je ten, že nově registrovaná vozidla s nulovými emisemi (bateriová či vodíková) tvořila jen tři procenta z celkového počtu nových aut.
„Vliv na emise má bezesporu také obliba segmentu SUV a terénních vozidel, který vloni dosáhl dalšího historického maxima: 45procentního podílu. Naopak podíl malých vozidel opět klesl na 10,3 procenta,“ poznamenal Lukáš Kadula, podle něhož má nezanedbatelný vliv také popularita naftových motorů u českých řidičů, které mají vyšší emise.
