Udoskonalone metody łączenia części samochodowych
Przemysł motoryzacyjny stopniowo przechodzi z części metalowych na kompozytowe i hybrydowe, które pozwalają znacznie zmniejszyć masę, a tym samym uzyskać istotne zmniejszenie zużycia paliwa i emisji. W niektórych zastosowaniach metale wciąż mają jednak korzystniejsze właściwości, przez co technologia spawania elektromagnetycznego jest obiecującą metodą łączenia. Naukowcy uczestniczący w finansowanym ze środków UE projekcie METALMORPHOSIS (Optimization of joining processes for new automotive metal-composite hybrid parts) zmodyfikowali technologię spawania elektromagnetycznego dla potrzeb nowo opracowanych kompozytów, które można łączyć z metalami. Jest to proces spajania na zimno polegający na wykorzystaniu silnego pola magnetycznego do gwałtownego wtłoczenia jednego elementu na drugi, co pozwala uzyskać wyjątkowo dokładne i wytrzymałe połączenie bez podgrzewania i przy minimum odpadów. Niezawodność i opłacalność tej obiecującej metody łączenia zademonstrowano na nowo opracowanych produktach hybrydowych. Badacze dowiedli skuteczności tej innowacyjnej technologii, opracowując hybrydowy amortyzator, pedał hamulca i zderzak. Efektem prac była nowa seria zaawansowanych hybrydowych produktów metalowo-kompozytowych o parametrach przewyższających elementy wytwarzane metodami konwencjonalnymi. W przypadku hybrydowego pedału hamulca łączenie różniących się właściwościami materiałów metodą spawania elektromagnetycznego pozwala uzyskać znacznie gładsze krawędzie, a tym samym ograniczyć ryzyko poważnych obrażeń nóg podczas zderzenia czołowego. W okresie trwania projektu badacze przeprowadzili ponad 800 eksperymentów. Podczas każdego eksperymentu wykonano i scharakteryzowano kilka części kompozytowych wykonanych z różnych materiałów i włókien. Do nieniszczącego badania kompozytów wykorzystano termografię aktywną — technikę opartą na wykrywaniu zaburzeń przepływu ciepła powodowanych przez obecność wad. Z kolei zastosowanie inspekcji ultradźwiękowej umożliwiło wykrywanie wad podpowierzchniowych. Wykonane części łączono następnie z metalami metodą spawania elektromagnetycznego, a uzyskane w ten sposób hybrydowe elementy metalowo-kompozytowe poddawano próbom nieniszczącym i niszczącym. Doświadczenia te dostarczyły informacji na temat optymalnych geometrii, konstrukcji spoin oraz parametrów technologicznych dotyczących hybrydowych części metalowo-kompozytowych. Strona internetowa projektu zawiera aktualne informacje o wszystkich prowadzonych działaniach i wynikach badań. Możliwość poprawy jakości i wydajności produkcji hybrydowych części samochodowych z wykorzystaniem technologii elektromagnetycznej będzie bardzo korzystna dla europejskiej branży motoryzacyjnej, która zmaga się z silną konkurencją ze strony producentów azjatyckich.
Słowa kluczowe
Motoryzacyjny, spawanie, łączenie, technologia spawania elektromagnetycznego, metal-kompozyt, METALMORPHOSIS
