Bachelor's Thesis

Analysis of the possibility of using capacitor discharge welding

Final Thesis 3.04 MB Appendix 14.36 MB

Author of thesis: Miroslav Navrátil

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Marek Slováček, Ph.D., IWE

Reviewer: Ing. Jaroslav Kubíček, IWE

Abstract:

The thesis deals with the assessment of the suitability of capacitor discharge welding
technology for a selected component in a manufacturing company. The first part of the thesis
includes an analysis of the given issue, a description of the component design, and the
characteristics of the materials used, 20MnB4 and 34MnB5 steels, focusing on their
weldability, and outlines the requirements for the mechanical properties of welded joints.
Furthermore, a theoretical analysis of the capacitor discharge welding process is performed.
The practical part describes the design of the evaluation methodology and the execution of
prototype testing. Quality analysis is carried out based on macrostructure, hardness
measurement, and weld joint size evaluation. In conclusion, the suitability of implementing the
technology in the manufacturing company's environment for the given component and required
properties is evaluated.

Keywords:

capacitor discharge welding, CDW, weldability, material properties, weld analysis

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student prezentoval komisi svou závěrečnou práci, její výstupy a závěry a zodpověděl dotazy oponenta. Dále byly studentovi položeny následující dotazy: Ing. Kubíček – Jaký je rozdíl mezi tavným a tlakovým svařováním? (otázka byla částečně zodpovězena) Ing. Kubíček – Zkoušely se momentovým klíčem alespoň některé vzorky? (otázka byla plně zodpovězena) doc. Mrňa – Jaký je rozdíl mezi pyrometrem a infračervenou kamerou pro měření teploty? (otázka byla plně zodpovězena) Dr. Slováček – Jaká je trhlina na prezentovaných vzorcích? (otázka byla částečně zodpovězena) Dr. Slováček – Nachází se ve svarovém spoji dendritická struktura? (otázka nebyla zodpovězena) doc. Moravec – Proč jste na měření tvrdosti používal Knoppa? (otázka byla plně zodpovězena) doc. Moravec – Jaký je přepočet hodnot tvrdosti dle Knoppa na hodnoty dle Vickerse? (otázka byla plně zodpovězena) doc. Moravec – Jakým způsobem se hodnotí množství stopkových prvků v chemickém složení bórových ocelí? (otázka byla částečně zodpovězena) doc. Moravec – Jaká struktura se nachází v použitých materiálech? (otázka byla částečně zodpovězena) Dr. Kaleta – Jaké bylo měřitelné kritérium vyhodnocovaných variant, tzn. uveďte zásadní měřitelné parametry a kritéria při vyhodnocení. (otázka byla částečně zodpovězena) Dr. Slováček – Jaká je limitní tvrdost pro vyhodnocované svarové spoje? (otázka byla částečně zodpovězena)

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Manufacturing Technology (STG)

Composition of Committee

doc. RNDr. Libor Mrňa, Ph.D. (předseda)
Doc. Jaromír Moravec, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Jaroslav Kubíček, IWE (člen)
Ing. Marek Slováček, Ph.D., IWE (člen)
Ing. Karel Kaleta, Ph.D. (člen)
Ing. Dávid Bucko (člen)

Supervisor’s report
Ing. Marek Slováček, Ph.D., IWE

Bakalářská práce se zabývá svařováním ocelí 20MnB4 a 34MnB5 z oblasti automobilového průmyslu kondenzátorovým výbojem v oblasti torzní tyče. Torzní tyč je nyní svařovaná metodou MAG s přídavným materiálem, což je metoda výrazně invazivní, tzn. vytváří velkou teplotně ovlivněnou oblast, dále je potřeba přídavného materiálu a plynů atd. Cílem aplikace nové metody je výrazně vyšší produktivita a menší tepelně ovlivněná oblast, samozřejmě i nižší pracnost při přípravě polotovaru. Uvedená metoda ale nebyla zatím vyzkoušena, tzn. cíl bakalářské práce je získat první informace o svařitelnosti a nastavení potřebných parametrů procesu. Proces svařování kondenzátorovým výbojem se vyznačuje extrémně krátkým časem, cca., v milisekundách, tzn. nelze efektivně provést jakoukoliv identifikaci měřením teplotních polí nebo numerickou simulací. Svařování kondenzátorovým výbojem, resp. použité zařízení dovoluje dva výboje za sebou. Předpoklad je, že by první výboj měl být svařovací a druhý žíhací. Cílem bakalářské práce je se pokusit o kvantitativní a kvalitativní posouzení vlivu parametrů procesu svařování kondenzátorovým výbojem. Byly provedeny svary kondenzátorovým výbojem pro různé velikosti výkonu výboje a byly pro každou variantu stanoveny velikosti teplotně ovlivněných oblastí, mikrotvrdost a posouzení kvality spoje. Na základě provedených variant řešení a experimentálních testů bylo provedeno doporučení pro další využití a resp. i pokračování v dalších vývojových prací, protože předkládaná bakalářská práce je pouze úvod do řešení popsané problematiky. Aktivita studenta vypracování diplomové práce byla průměrná, v některých případech komunikace vázla, nepravidelně se zúčastňoval konzultací. Text práce je dobře zpracován, výsledky a závěry jsou srozumitelně komunikovány. Na základě uvedených skutečností hodnotím dobře – C.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání C
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu C

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Jaroslav Kubíček, IWE

Bakalářská práce Miroslava Navrátila s názvem „Rozbor možnosti použití svařování kondenzátorovým výbojem“ obsahuje 23 stran textu, obrázků a celkem 5 příloh. BP je věnována možnosti nahradit tavné svařování komponentu torzní tyče tlakovým svařováním kondenzátorovým výbojem. V rozboru zadání BP jsou definovány dvě oceli 34MnB5, 20MnB4(v BP nejsou uvedené mechanické vlastnosti ocelí a u 20MnB4 nejsou i v příloze), tvar závitové vložky tyče, rozbor svařitelnosti a popis stávající metody MAG. V literární studii se student nejprve věnuje problematice svařování kondenzátorovým výbojem a navrženému zařízení, kde chybí základní parametry stroje!

V úvodu experimentální části není uveden typ zařízení i 100% výkon není jasné označení vzorků L-R v tabulce 2. Na str. 22 je popis tavného svařování. V BP píšete o dendritickém tuhnutí, ale na fotografiích není natavená část vidět. V rozboru makroskopických výbrusů jsou správně definovány problémy jednotlivých režimů svařování. Hodnocení tvrdosti je provedeno objektivně a správně.

Obrázková a fotografická dokumentace (neupravené označování pod obrázky a nesprávně označené rozměry ob.r.17) včetně rozsáhlé přílohy podtrhuje dobře provedenou BP. V posouzení výsledků je správné konstatování problémů současně prováděného svařování i návrh opatření. Student prokázal schopnost samostatné práce. Doporučuji BP k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita C
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry C
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii C
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. Jakou vadu u tavného svařování zapříčiňuje síra ve svarovém kovu?
  2. Byl proveden konstrukční výpočet pevnosti svaru kondenzátorovým výbojem a určen kroutící moment?
  3. Jaké jsou mechanické vlastnosti oceli 20MnB4?
  4. Jaký byl 100% výkon zařízení na kondenzátorové svařování?

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová