Ett av de mest effektiva sätten att reducera vikt på framtidens bilar är att använda stål med hög hållfasthet - mycket högre än vad man har idag. Då minskas tjockleken i hela karossen, men utan att sänka hållfastheten. Dominerande fogningsteknik för strukturer av den sortens tunnplåt är punktsvetsning. Men det är inte en felfri metod. Inom ramen för vad som ursprungligen kallades Trollhättepaketet har därför Swerea Kimab tillsammans med 12 andra företag, institut och högskolor inom transportindustrin tittat närmre på just punktsvetsning. – Traditionell punktsvetsningsmetodik har visat att man upptäcker små, små sprickor på den här nya stålsorten. Och det tillåter inte kvalitetskraven hos biltillverkaren, säger Arne Melander på Swerea Kimab, som även är professor i fogningsteknik vid institutionen för industriell produktion på KTH. – Det här projektet kommer ursprungligen från biltillverkarna själva, som upptäckte defekterna när de tog fram punktsvetsdata från de nya stålsorterna. Projektets stora mål kan sammanfattas i några enkla frågor: - Varför uppstår sprickorna? - I vilka stålsorter uppkommer sprickorna? - Vilka sprickor kan accepteras? - Hur ska sprickorna undvikas? – Det visade sig att punktsvetselektroderna kan reagera med ytan, och förändra den, vilket kan ge upphov till lokala sprickor. Fenomenet kan förklaras på ett enkelt sätt: Elektroden består mest av koppar. Plåten består av stål, och är ofta ytbehandlad genom varmförzinkning. Och dessa olika material i ytan kan reagera med varandra. Koppar eller zink kan komma in stålet, som då blir sprickbenäget. Arne Melander säger att det finns en hel del sätt att undvika problemet på. – Det mest rättframma är att fräsa av elektroderna emellanåt. Då försvinner förorening från ytan på elektroden. Det är en av de huvudmetoder som vi förordar för att minska risken. Den metoden kallas för att formera elektroderna, och det gör man visserligen redan idag, men tillverkarna vill göra det så sällan som möjligt. Formering innebär nämligen uppehåll i punktsvetsfrekvensen. – Vårt svar på det är att det måste göras oftare för vissa stålsorter än för andra. Då löser man huvuddelen av problemet, säger Arne Melander. Men trots formering kan sprickor tyvärr uppkomma ändå. Och då är frågan - exakt hur farlig är en sådan spricka? Vilka sprickor kan tillåtas, och vilka sprickor kan inte tillåtas? – Med hjälp av simuleringsmodeller och verifierande provning har vi ställt upp sådana kriterier. En spricka gör att plåtens tvärsnitt minskar. Sker det på ett ofördelaktigt ställe i punktsvetsen så sänker det hållfastheten. Forskningen har pågått i över två och ett halvt års tid. Just nu skriver projektingenjörerna ihop sin rapportering. Vid årsskiftet ska anvisningarna vara klara om hur man ska punktsvetsa de nya materialen. Den väldigt avancerade forskningen ska sedan omvandlas till pedagogiska handböcker. För fordonstillverkarnas svetsingenjörer finns ett gemensamt utbildningsprogram. Sedan anpassar varje företag sin internutbildning till sitt företags unika behov. Rent internationellt är det en av de större satsningarna inom punktsvetsning. Och genom Saab och Volvo är även GM och Ford intresserade av rekommendationerna. Sammanlagt har man i projektet undersökt ett tjugotal stålsorter och över dubbelt så många stålkombinationer. Dels finns sorterna med olika tjocklek, dels kan punktsvetsning ibland foga samman tre plåtar och till och med fyra plåtar. – Vi har också tittat på placering av punktsvetsen. Ofta när man sätter ihop två plåtar gör man det med en fläns. Och den ska vara så liten som möjligt för att minska vikten på bilen. Då kan punktsvetsen hamna väldigt nära flänskanten. Men det har en klar inverkan, och forskningen visade att en fläns inte kan kan vara allt för liten för då blir punktsvetsen inte lyckad eller hållfastheten kan påverkas. Även om projektets huvudlösning på problemet är formering av elektroderna, så har även andra lösningar iakttagits. En viss typ av förzinkning ledde till färre sprickor. Men de skikten var ofta tunnare så då kommer nackdelen att korrosionsskyddet försvagas. Med andra ord inte alltid en bra lösning. Ett annat sätt att undvika defekter kan vara att förlänga svetstiden, och samtidigt att ha mindre ström. Då kan värmen bättre fördelas i punktsvetsen. Tyvärr tar det så klart längre tid rent produktionsmässigt – inte en lösning fordonstillverkarna alltid har råd att anamma. När punktsvetsarna är på plats så vill man vara riktigt säker på det inte finns några kritiska sprickor. Projektet ska därför titta på olika metoder för att göra detta, och söker svaret på hur effektiva metoderna är för att hitta sprickorna. Metoder man tittar på är: - Ultraljud - Virvelströmsteknik - IR-teknik Ultraljud är idag vanlig inom bilindustrin och har visat sig vara pålitlig. Inom flygindustrin använder man sig av virvelströmsteknik, som känner av defekter i ytan. Och de skulle kunna vara ännu effektivare. IR-teknik innebär att man värmer upp punktsvetsen och tittar på den med värmekänslig kamera. – Vi har precis börjat titta på de två senare metoderna, de är nya och under utveckling, och det är mycket möjligt att virvelströmsteknik är ännu effektivare än ultraljud.