Spojování hlavně hliníkových materiálů pomocí kotoučových a vláknových laserů se v současné době díky přednostem těchto laserů rychle šíří. Přesto ještě zůstávají některé problémy, které se postupně dořešují. (stk)
Zřejmě největším z nich je riziko vzniku trhlin, zvláště u vysokopevných hliníkových slitin, nejvíce u slitin typu Al-Mg-Si. Vysokou citlivost slitiny vůči vznikání trhlin lze cíleně omezit přidáváním křemíku do tavné lázně. Zkušenosti z praxe ukazují, že riziku trhlin se dá předejít přidáním minimálně 2 až 3 hmotnostních procent tohoto prvku. Potom je výsledkem působení jak kotoučových, tak vláknových laserů vysoká hustota výkonu, velmi tenké svary při poměrně malém objevu použité taveniny, přičemž svary jsou prováděny vysokou rychlostí. Používá se obvykle přísady s vysokým obsahem křemíku, a to AlSi12 (tj. se 12 % Si) anebo ještě vyšším, například AlSi18. Důležité je řádné promíchání Nejde však jenom o podíl křemíku. Potíž bývá také se správným odměřením dávky křemíku, ale i s jeho průnikem na potřebné místo. Podstatné je totiž to, že přísadu je nutno pořádně zamíchat, aby se projevila na všech místech a ve všech vrstvách svaru. Účinky vyššího podílu křemíku na redukci rizika trhlin prokázaly testy DELTA, které vyvinul EADS. Při těchto testech je svařované místo záměrně vystaveno vnějšímu tlaku, který si vynutí vznikání trhlin. Přitom jako přísady jsou kvůli porovnání aplikovány jak AlSi12, tak AlSi18. Redukce citlivosti vůči trhlinám je u víceprocentní přísady jednoznačně patrná. Díky tomu lze obzvláště v případě používání kotoučových laserů dosáhnout svařováním velmi kvalitních svařenců během velmi krátké doby. Střídavá magnetická pole Jiným způsobem, který účinně zlepšuje distribuci křemičité přísady ve svaru, je použití střídavých magnetických polí během svařování, tzv. magnetické míchání. Magnetické pole indukuje v tavné lázni proud, jehož působením vzniká síla směrem do hloubky, a její intenzita se s časem mění. Síla vzniká společným působením střídavého magnetického pole a laseru, výsledkem je zlepšená dynamika tavné lázně, projevující se v proudovém poli. Důsledkem toho je pak kvalitní lázeň po promíchání taveniny a její vysoká homogenita, pokud jde o rovnoměrné rozložení křemíkové přísady. Přidá-li se k tomu vysoká rychlost svařovacího procesu a nízká spotřeba elektřiny, je výhodnost přidání křemíkové přísady a řádného promíchání nabíledni. Z praxe je uváděn příklad, kdy s laserem o výkonu 8 kW byl proveden 14 mm hluboký svar do 22 mm tlusté kruhové desky z materiálu 20MnCr5, a to poměrně vysokou rychlostí 2 m/min. Přitom došlo k pouze minimálnímu zkřivení desky v okolí svaru, maximálně o 0,2 mm. Simulační model Na základě experimentů byl pro svařování kotoučovými a vláknovými lasery vypracován simulační model používající také softwarový systém SYSWELD (vycházející z FEM – metody koncových prvků). Při jedné z prvních analýz modelu byla modelována teplotní pole a verifikovány mikrostruktury na bázi termografických záznamů. Tato stále se měnící teplotní pole a změny v mikrostrukturách posloužily při druhé analýze jako východisko pro podchycení a předvídání vnitřního pnutí a případných deformací, k nimž při svařování dochází. Přitom byly k metalickým fázím přiřazeny různé mechanické vlastnosti. Při znázornění na displeji lze z rozměrů zobrazených teplotních polí názorně vidět, v čem je přednost vláknového laseru: teplotní pole jsou velmi „štíhlá“, změny fází a termické rozpínání se projevuje pouze v bezprostředním okolí svaru.