A vízió valóra válik: meghegeszteni a lehetetlent

Kötés acél és alumínium között: a hibrid lemez születése

Lenyűgöző fejlesztés tágítja a hagyományos értelemben hegesztés határait: nemrég még az acél és az alumínium közötti kötés létrehozása lehetetlennek bizonyult, jelenleg ez már elfogadott gyakorlat. A forradalmian új megoldás anyagtudósok, tervező és gyártó mérnökök régi vágyát váltja valóra. Továbbá az autóipar örök álma, a terhelhető kötés a nagyszilárdságú acél és a pehelykönnyű alumínium között, mindig az adott szerkezet terhelésének megfelelő kialakításban. Ezáltal lehetővé válik a járművel tömegének, valamint az üzemanyag fogyasztásnak drasztikus csökkentése és így a 2012-es EU előírások szerinti 130 g/km CO2 kibocsájtás elérése. De az ipar más területein is, reklám táblák, belsőépítészeti elemek, és hatalmas csarnokot tetőszerkezeteinél is jól használhatóak az új kötéssel létrehozott hibrid elemek. Az általános hegesztési tankönyvek szerint olyan eltérő fizikai tulajdonságokkal rendelkező fémek, mint az alumínium és az acél egymással nem hegeszthetőek. Ebben az esetben az olvadási hőmérséklet rendre 590°C, illetve 1540°C, a hő tágulási együttható 1.2 mm/100°C, illetve 2.3 mm/100°C, valamint jelentős az elektrokémiai potenciál eltérése is. Úgy látszik, hogy a Fronius az utóbbi 20 évben felnőtt ehhez a hegesztő mérnököket az őrületbe kergető feladathoz, az első ilyen kötést még a CMT eljárás (Cold Metal Transfer) létrejötte előtt létrehozva. Az új évezred elejétől a gyakorlati életben is jól használható alkalmazás fejlesztettünk együtt a Voest-Alpine-vel. Természetesen, ahogy ez lenni szokott, sok sikertelen kísérlet történt, amíg megszületett az iparilag jól használható alkalmazás. Edison is több 10,000 anyagot kipróbált, kezdve az emberi hajtól a kókusz koprán keresztül a különféle egzotikus fafajtákig, hogy létre hozza a villanykörte izzószálát, amíg megtalálta a volfrámot. Anélkül, hogy a két feltalálás között párhuzamot vonnék, az út itt sem volt egyszerű. Az alumínium oldalon a kötés hegesztett, kovalens kötés, míg az acél oldalon forrasztott. Több izgalmas szabadalom született és lett bejegyezve a fejlesztések során. A végeredmény nagy alakváltozási képességű hibrid lemez. Ez a fékész termék jól használható az modern autók gyártásánál, az ütközési energia elnyelésére beépített deformálódó elemeknél.
Szükségünk van néhány technikai peremfeltételre. Az acéllemeznek galvanizáltnak kell lennie, de ez általánosan érvényes az autóiparban. Az alumínium lemez anyagminősége AW5xxx, vagy 6xxx sorozat, a hegesztőanyag pedig AlSi3Mn1. Az acéllemez horganyrétege egyfajta folyasztószerként működik, elősegíti az acél nedvesítését, a felületi feszültség beállítását. A legproblémásabb tényező az intertermetallikus fázisok rétegek képződésnek kézben tartása. Ezeknek olyan vékonynak kell lenniük, ami csak lehetséges, 10 µm alatt. Ha ez sikerül, a kötés olyan jól szerepel a szilárdsági vizsgálatok során, hogy a szakadás az alumínium alapanyagon következik be, a kötés maga sértetlen marad. Továbbá, érdekes módon, az évek óta tartó használat és intenzív vizsgálat nem talált sem interkrisztallin, sem feszültség, sem lyuk korróziós károsodást. Némi felületi korrózió fellép, azonban a gyártott szerkezetek rendeltetésszerű működését nem befolyásolja. Ez azért is érdekes, mert megfigyeltem, hogy egyes Ikarusz buszok ajtaján az alumínium szegőléc acél csavarokkal lett felerősítve, és az elektrokémiai korrózió nyomai rendesen látszanak, itt erről szó sincs. Az ideális gyártási technológiának a forrasztott-hegesztett kötés létrehozásának a két oldal egyidejű CMT hegesztése bizonyult, fentről lefelé. Ennek oka valószínűleg a kis hő bevitel és ezáltal kis elhúzódás igénye. A varrat előkészítés és rögzítés a Voest-Alpine, az hegesztési eljárás, valamint a szabadalmaztatott hegesztő anyag a Fronius kutató-fejlesztő részlegének gyümölcse.

A Fronius néhány szóban

A Fronius egy osztrák cég, Pettenbach-i központtal, illetve gyártó egysége van Wels-ben, Thalheim-ben és Sattledt-ben. A cég több mint 3250 munkatárssal világszerte aktív akkumlátor töltők, hegesztőgépek és a napenergia hasznosításának területén. Termékeinek 95%-a exportra kerül a 17 saját tulajdonú képviseleten, illetve képviseletein keresztül a világ 60 országába. 2010-ben az éves árbevétel elérte a 499 millió eurót. Kiváló termékeivel és szolgáltatásával, valamint 737 aktív, bejegyzett szabadalmával a Fronius a világ technológiai vezetője. A kutatásban és fejlesztésben 392 embert foglalkoztat.