Věda, výzkum a inovace patří k sobě a společně čelí velkým výzvám, které posouvají pokrok kupředu. Ne jinak je to například i v automobilovém průmyslu, kde s rostoucími požadavky na minimalizaci emisí výfukových plynů je současně kladen důraz na konstrukci vozidla s nižší spotřebou pohonných hmot.
Při návrzích nových modelů, které mají v dnešní době splňovat přísná kritéria, je důležité zohlednit několik aspektů, které jdou ruku v ruce. K dosažení nižší spotřeby přispívá redukce hmotnosti karoserie vozu. Té může být dosaženo například používáním plechů menších tlouštěk vyrobených z ocelí vyšší pevnosti a jejich vhodným kombinováním.
„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. 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“ říká Libor Mrňa, vedoucí vědeckého týmu Laserových technologií, oddělení Koherenční optiky, Ústavu přístrojové techniky AV ČR.
Obr. Laserový svazek je dynamicky vychylován pomocí dvou zrcadel a po průchodu fokusační čočkou opisuje na povrchu svařovaného materiálu zvolený obrazec (zde pro názornost kruh). Pohyb svazku se sčítá s posuvným pohybem svařovací hlavy, který definuje trajektorií svařování, a vzniká výsledná trajektorie svazku.
Na výzkumu tým spolupracuje s dalšími kolegy z Akademie věd ČR, konkrétně s Michalem Jamborem, vedoucím vědecké skupiny Vysokocyklové únavy, Ústavu fyziky materiálu AV ČR.
„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. Prokázali jsme, 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. Poukazujeme tak i na komplexnost dané problematiky, neboť každá změna v technologickém postupu svařování může indukovat obtížně predikovatelné změny únavových vlastností svarových spojů.“ Dodává Hana Šebestová, hlavní autorka článku a zároveň členka vědeckého týmu Laserových technologií.
Odkaz na vědeckou skupinu Laserové technologie, ÚPT AV ČR: http://www.isibrno.cz/cs/laserove-technologie
Odkaz na článek „Laser beam oscillation welding for fatigue properties enhancement of tailor-welded blanks“, který publikoval prestižní časopis Thin-Walled Structures: https://doi.org/10.1016/j.tws.2023.111506
