Raziskovalci laboratorija za varjenje (LAVAR) so v sodelovanju z raziskovalci oddelka za strojništvo, Univerze Sever, Univerzitetnega središča Varaždin iz Hrvaške z eksperimentalnimi analizami dokazali, kako kemična sestava aktivnih delcev vpliva na ionizacijski potencial in globino prevaritve pri varjenju A-TIG (ang. Tungsten Inert Gas) elektrolitsko čistega bakra. Rezultate raziskave so objavili v reviji Journal of Materials Research and Technology (IF=6,4).
Varjenje A-TIG ali varjenje TIG z aktivnimi delci je energetsko učinkovit in trajnosten proces spajanja materialov in omogoča doseganje večje globine penetracije zvara pri enakem ali celo nižjem vnosu energije. Ob tem določeni kovinski oksidi, žveplo, fluoridi ali kloridi prevzemajo vlogo aktivatorjev, ki vplivajo na globino penetracije ter kakovost zvarnega spoja. Aktivni delci v varilnem obloku povečajo koncentracijo energije s spremembo ionizacijskega potenciala ter večjo energijo elektronov. Vsebnost aktivatorjev nad 50 ppm dodatno spremeni gradient površinske napetosti (dg/dT), kar obrne smer Marangonijevega toka taline. Spremenjen Marangonijev tok ugodno vpliva na povečanje penetracije, saj talina potuje od hladnega roba proti vročemu centru spoja.
Slika 1: Makroobrusa zvara izdelanega z a) varjenjem TIG z vnosom toplote 4,93 kJ/cm in b) varjenjem A-TIG 3,17 kJ/cm.
Rezultati opravljenih analiz so potrdili največjo globino penetracije pri uporabi aktivnih delcev silicijevega dioksida (SiO2), ki omogočajo popolno prevaritev brez poroznosti, in to celo pri 30 % nižjem vnosu energije kot pri klasičnem varjenju TIG. Tako izdelani zvarni spoji imajo ustrezno upogibno in natezno trdnost. Raziskovalci želijo v nadaljnjih raziskavah na tem področju doseči dodatne prihranke energije ob enaki globini penetracije zvara in ustrezni trdnosti zvarnih spojev. Odkritje se bo sedaj lahko uporabljajo na področjih elektromobilnosti, avtomobilske industrije in elektroindustrije.