Složité tvary

I když jsou v automobilovém odvětví stále oblíbenější elektromobily, analytici počítají s tím, že ještě do roku 2025 budou více než dvě třetiny všech prodaných vozů poháněné pouze spalovacími motory. Připočteme-li modely s hybridním pohonem, bude i v budoucnu většina všech vozidel potřebovat výfukové komponenty. To je dostatečný důvod k přemýšlení, jak tyto komponenty co nejlépe svařovat.

Komponenty výfukových systémů se skládají z širokého spektra základních materiálů, od nízko- a vysokolegovaných ocelí až po slitiny na bázi niklu. Jejich stěny jsou silné od několika desetin milimetru až po několik milimetrů. Kromě toho se vždy mohou vyskytnout odchylky v rámci výrobní tolerance. Přesto musejí spoje odpovídat vysokým kvalitativním kritériím a jejich výroba musí být zároveň ekonomická.

ROZMANITÉ VÝZVY – RŮZNÉ DÍLY

Výfukové systémy odvádějí zplodiny spalování z motoru a čistí je. Přitom musejí odolávat vysokým teplotám a také korozi. Ze kterého materiálu budou jednotlivé komponenty zhotoveny, je dáno tím, jaké požadavky jsou na ně kladeny. Například sběrné výfukové potrubí je připevněno přírubou přímo na blok motoru. Sbírá horké plyny, které vznikají při spalování ve válcích, a předává je do výfukového systému. Tam jsou teploty nejvyšší, proto se pro sběrné výfukové potrubí většinou používají chromové oceli. Komplexní geometrie dílů s malými poloměry na mnoha místech představuje výzvu pro spojovací techniku.

Proces, který se při spojování výfukových komponent používá nejčastěji, je automatizované svařování MAG. Sběrné výfukové potrubí klade na svařovací proces vysoké požadavky: Malé poloměry dílů nutí robot omezovat rychlost svařování. Přesto se do dílu nesmí přivést příliš mnoho energie a svařovací proces musí zůstat stabilní a reprodukovatelný.

VYSOKOVÝKONNÁ ELEKTRONIKA VYTVÁŘÍ NOVÉ MOŽNOSTI

Stejně jako sběrné výfukové potrubí skrývají své záludnosti i další komponenty. Druh a tloušťka materiálu se řídí podle požadavků na příslušný montážní celek, proto je nutné přizpůsobit svařovací proces každé komponentě. Společnost Fronius má v portfoliu různé varianty regulace procesů pro svařování MAG, které obecně umožňují svařovat i ty nejsložitější díly. Díky vysokovýkonné elektronice moderních svařovacích zdrojů mohou uživatelé kontrolovaně ovlivňovat oblouk a tím dosahovat optimálních výsledků.

Pro svařování výfukových komponent je zvláště vhodná varianta procesu LSC (Low Spatter Control). Využívá krátký oblouk se sníženou energií a je téměř bezrozstřiková. Toho se dosahuje přesnou kontrolou zkratu svařovacím systémem: Svařovací zdroj přesně rozpozná přiblížení drátové elektrody k tavné lázni a řídí uvolnění kapky do tavné lázně tak, že k němu dojde při nízkém výkonu. Díky tomu je vnos tepla do dílu malý a nevznikají téměř žádné rozstřiky. To je ideální pro spojování tenkých stěn a spár s proměnnou geometrií, jako například u sběrného výfukového potrubí. Proces LSC navíc zajišťuje vysokou stabilitu při náročných změnách orientace hořáku a tím také vysokou rychlost svařování.

Další procesní variantou je „Pulse Multi Control“, krátce PMC. Tento proces s modifikovaným pulzním obloukem se vyznačuje jemně regulovaným a téměř bezrozstřikovým uvolněním kapky. PMC generuje silný a stabilní oblouk a například v nucených polohách nabízí vysoký odtavný výkon a zároveň dobrou kontrolu nad tavnou lázní. Uživatelé tak mohou předcházet nepravidelnostem, např. vrubům, a svařovat stabilně a reprodukovatelně. Tato varianta je vhodná zejména pro díly s malou tolerancí a se silnými přechody v tloušťkách stěn. To jsou podmínky, které se týkají mnoha výfukových komponent. PMC dokonce i zde zajišťuje dostatečný průvar a dobrou přemostitelnost spár. Dodavatelé automobilového průmyslu tento postup často používají ke svařování sběrných výfukových potrubí. V praxi postup PMC umožňuje jednoznačně vyšší rychlosti svařování a tím také vyšší produktivitu.

VÝŠE, DÁLE – ALE TENČÍ!

Budoucí výzvy v automobilovém průmyslu by však mohly do centra pozornosti posunout také další varianty procesů. Významným trendem je vývoj stále lehčích vozidel: Nízká hmotnost snižuje spotřebu pohonných hmot, úspora materiálu navíc snižuje výrobní náklady. To se týká i konstrukce výfukových komponent. Používané, teplotně stálé základní a přídavné materiály umožňují výrobu dílů ze stále tenčích materiálů. V budoucnu by se proto mohly stát běžnými díly s tloušťkou stěny 0,8 milimetru. V takových případech se používá metoda CMT (Cold Metal Transfer). Tento proces je kombinací regulovaného krátkého oblouku s drátovou elektrodou, která se pohybuje dopředu a zpět. Výsledkem je zvláště nízký vnos tepla a mimořádně stabilní svařovací proces, se kterým uživatelé dosahují optimálních výsledků i při spojování velmi tenkých dílů.