Lasersvetsning hjälper bilindustrin att minska miljöpåverkan

Karl Fahlströms forskning visar på lösningar som Volvo Cars, Scania och flera andra företag har direkt nytta av. Han har nyligen presenterat resultaten av sitt forskningsprojekt i sin doktorsavhandling på Högskolan Väst. Ett resultat som egentligen består av flera olika delar.

– Den gemensamma nämnaren i min forskning är lasersvetsning av lätta material, förklarar han. Jag har framförallt fokuserat på borstål och pressgjutna magnesiumlegeringar. Det är två lätta metaller som bland andra Volvo Cars skulle kunna använda mer av i sina bilar.

Transportsektorns stora klimatpåverkan har tvingat fram nya tuffare regler för bilars koldioxidutsläpp. Idag lägger fordonsindustrin mycket energi på att optimera materialvalen till bilarnas olika komponenter för att kunna minska vikten. Man väljer de lätta material som passar bäst för varje enskild applikation.

Borstål är höghållfast, vilket innebär att tjockleken på materialet kan minskas. Samtidigt har det goda krockegenskaper och därför byggs Volvobilarnas A- och B-stolpar av det materialet. Magnesiumlegeringar är lättare än aluminium och kan användas i bilsäten, instrumentpaneler och andra interiöra delar där olika material möts.

Flera fördelar med lasersvetsning

– Bilindustrin vill också kunna använda lasersvetsning i större utsträckning än vad som görs i dagens produktion. Det finns två viktiga skäl: Lasersvetsning ger en effektivare och snabbare produktionsprocess jämfört med dagens punktsvetsning. Med lasersvetsning kan man också göra kontinuerliga svetsfogar som blir starkare än punktsvetsade fogar.

– Men att lasersvetsa i borstål och gjuten magnesium har varit problematiskt eftersom borstålet lätt kan slå sig och magnesiumsvetsen kan innehålla en stor mängd porer. Problemen har hindrat bilindustrin från att använda de båda metallerna i större utsträckning.

Kunskap om att använda borstål och magnesium

Karls Fahlströms forskning handlar om att identifiera vilka kvalitetsproblem som kan uppstå vid lasersvetsning av de respektive materialen. Hans fokus har varit att studera geometriförändringar och porositet. Genom en rad olika svetsförsök har han kunnat kartlägga och förstå hur svetsningen påverkar materialen.

– Studierna har gett mig kunskaper om de vanligaste kvalitetsproblemen och i min avhandling finns rekommendationer för hur man undviker dem. Där finns även lösningar som säkerställer hög kvalitet i de applikationer som jag har tittat närmare på.

Karl har fokuserat på att hitta effektiva lösningar som är användbara och intressanta för industrin. Forskningsresultatet innebär att bilindustrin nu har mer kunskap om vad som krävs för att använda borstål och gjuten magnesium i större utsträckning.

– Med den här kunskapen som grund kan industrin också forska vidare och lösa problem för andra specifika applikationer. Varje material och problem kräver unika lösningar, men samtidigt är problemen ofta likartade.

Forskar vidare om smarta kombinationer av material

Karl arbetar sedan några år tillbaka med andra forskningsuppdrag på Swerim i Stockholm.

– För tillfället forskar jag om multimaterial på uppdrag av fordonsindustrin. Det är en annan het fråga för fordonstillverkarna. Det handlar om att hitta smarta kombinationer av material som gör det möjligt att minska både vikt och kostnader i framtidens fordon.

Avhandling
Laser welding of ultra-high strength steel and cast magnesium alloy for light-weight design

Kontakt
Karl Fahlström, karl.fahlstrom@swerim.se, 070-34 11 005