Témata
Reklama

Kalení laserem dosahuje nové kvality

U mnoha obrobků naráží klasické kalení laserem na své možnosti. Například u ten-kostěnných součástí je požadována garantovaná hloubka zakalení a charakteristické hodnoty, jako jsou tvrdost a opakovatelná kvalita. Pro splnění těchto požadavků musí být kalení laserem rozšířeno o nové poznatky a postupy.

Tenkostěnné řezací nástroje se v současné době vyrábějí z ocelí obsahujících 14 až 22 % chromu a 1 % uhlíku. Při klasickém kalení laserem zde není možné dosáhnout bezpečného prudkého samoochlazení, protože hmota součásti je příliš malá. Vzhle-dem k vlastnostem materiálu, jehož martenzitická přeměna probíhá za teploty blízké teplotě okolí, je dosaženo konečné tvrdosti (tj. konečného bodu martenzitické přemě-ny) teprve při –10 °C.

Reklama
Reklama
Reklama

Požadavky technologie kalení laserem

U dnes běžně na trhu nabízených výkonů laserů se postup kalení provádí tak, že paprsek laseru se pohybuje po povrchu součásti, čímž je materiálu dodána potřebná tepelná energie, a ohřeje ho na předem zvolenou teplotu. Tak se v povrchové vrstvě součásti dosáhne požadované tvrdosti.

Má-li být dosaženo kvalitních výsledků, vychází se při stanovení parametrů technologie kalení laserem z druhu ocele, z analýzy obsažených legujících prvků a ze zjištění stavu zušlechtění. Podle požadované hloubky, šířky a tvrdosti je určen rozsah procesu kalení. Do procesu patří také analýza zkušebních vzorků, případně obrobků, a zhodnocení výsledků zkoušek. Bezpečné udržení kvality po kalení zahrnuje také ověření výsledků autorizovaným partnerem všemi laboratorními metodami používanými pro zjištění kvality kalení, včetně metalografických výbrusů.

Kalení laserem se používá také pro tepelné zušlechťování šneků.

V kritických případech se provádějí předběžné zkoušky

Ve složitých nebo v kritických případech je vždy vhodná spolupráce a provedení zkoušek společně s externí materiálovou laboratoří, a to jak při zadání úkolu, tak také pro navazující důkaz kvality. Při vývoji technologie kalení v konkrétních případech spolupracuje také zákazník, například při zkouškách stability a výkonu břitů konkrétního nástroje. Jsou-li předběžné zkoušky úspěšně ukončeny, následuje předání technologie kalení zákazníkovi.

U mělnicích nožů pro řeznické stroje lze při kvalitním kalení laserem dosáh-nout podstatně delší trvanlivosti.

Firma LHW, která se laserovým kalením zabývá, využívá pro aplikaci této technolo-gie robot, což umožňuje dosáhnout značné flexibility a po krátké přípravě provádět tepelné zpracování součástí nebo i konstrukčních celků strojů. Přitom je kalení stejně efektivní, jako je tomu u všech známých způsobů aplikací laserových technologií. Je rychlé, úsporné, lze je přizpůsobit tvaru součásti nebo rozšířit a vyznačuje se vysokou bezpečností realizace. Zpracování jednotlivých součástí je podle dohody možné provést během 24 až 36 hodin. Služby pro zákazníky zahrnují zpracování přesných součástí malých rozměrů až po velká tělesa čerpadel s hmotou několika kilogramů.

Po provedení laserového kalení získají funkční plochy, například břity nástrojů, stabi-lizovanou strukturu, která zvyšuje tuhost součásti a umožňuje použít menší tloušťky součásti a tím také dosáhnout úspor materiálu. Stabilizátory struktury jsou tvořeny stopami po paprsku laseru s vyšší pevností, jejichž prostřednictvím lze dosáhnout vyšší tuhosti součásti a zmenšit sklon k vibracím (funkční kalení). Tento účinek na konstrukci součásti je možné vysvětlit metodou konečných prvků. Prohloubení těchto výsledků a poznatků pro všeobecné použití však není v současné době ještě možné a je omezeno na jednotlivé případy a na oblast výzkumu.

Kalení laserem prodlužuje životnost

Dobrým příkladem ukazujícím možnosti kalení laserem je prodloužení životnosti nožů pro řeznické stroje, jako je například nůž pro stroj na mletí masa nebo nože pro mělnicí a míchací stroje na maso, které jsou používány pro výrobu jemně mletého masa na uzeniny a pracují s obvodovou rychlostí až 700 km.h-1. Tyto nástroje vyrobené z tenkého plechu jsou maximálně namáhány nárazy nebo vibracemi. Hlavní zatížení způsobená vibracemi působí na nástroje po celou dobu životnosti a jsou tak často příčinou zlomení nástroje vlivem únavy materiálu. Kalení laserem poskytuje možnost minimalizovat příčiny porušení nože vytvořením zakalených stop na měkkém tělese nože. Nože s laserovými stopami na tělese mají vyšší stabilitu, a tedy i odolnost proti vzniku vibrací. Zkoušky ukázaly, že u laserem kalených nožů míchacích strojů mají vibrace mnohem menší velikost a kratší dobu působení ve srovnání s noži kalenými běžným způsobem nebo s noži nekalenými.

Nože na mletí masa: a) havarovaný nůž bez kalení funkčních ploch, b) nůž kalený funkčně

Funkční kalení překonává normu DIN

Při kalení nožů pro mletí masa laserem nebylo oproti normě DIN použito objemové kalení, ale kaleny byly pouze břity nožů. Podle normy DIN je náboj nástroje žíhán na měkko pro zachycení rázových sil, aby se tak zabránilo porušení nástroje, stroje a ztrátě zpracovávané suroviny. Uvedeným způsobem kalený nůž již neodpovídá nor-mě DIN a funkčně převyšuje stav techniky daný touto normou. Kromě toho se při ka-lení laserem snižuje spotřeba energie ve srovnání s objemovým kalením o 75%, neboť doba práce (záření laseru) se zkracuje z původních 10 na 0,3 hodiny.

Nástroje z tenkého plechu nemohou využít princip samoochlazování, proto bylo vyvinuto dodatečné chlazení stopy laseru. Tím se podařilo cíleně a rychle ochladit velmi tenkostěnné materiály až do bodu tvoření martenzitu a bylo tak dosaženo požadované tvrdosti. Tímto způsobem je možné dobře zakalit plechy o tloušťce do 1,5 mm.

Eberhard Haack, překlad Jaroslav Řasa

Podle MM MaschinenMarkt, č. 20, 2016

jar.rasa@seznam.cz

Reklama
Firmy
Související články
Kontinuální omílací systém do stávající periferie

Pokud jde o sériovou výrobu složitých tlakových odlitků z hliníkových slitin, je Kovolis Hedvikov preferovaným partnerem automobilových výrobců a dodavatelů. S cílem rozšířit kapacitu i možnosti zpracování investovala společnost do nového omílacího systému, přizpůsobeného široké škále dílů a místním podmínkám.

Kombinace technologií slévání a 3D tisku

Aditivní technologie přinášejí do oboru slévárenství nový pohled na věc a výrazně ovlivňují nejen proces výroby odlitků, ale i myšlení pracovníků ve slévárnách. Aditivní výroba zásadním způsobem mění zavedené pracovní postupy, systémy práce s výrobní dokumentací, technickou přípravu výroby a technologii výroby odlitků. Mění také možnosti konstrukce odlitků včetně jejich tvarové náročnosti. Proto můžeme bez přehánění tvrdit, že celou slévárnu a její postup výroby odlitků lze vměstnat do jednoho stroje - 3D tiskárny na kovy.

Technologie DMLS - 3D tisk kovů

Moderní technologie vyrábějící 3D objekty přímo z 3D CAD modelů zažívají v posledních letech obrovský rozmach, který svědčí o tom, že se podařilo výrobcům 3D tiskáren dosáhnout kvality a efektivity procesů tak vysoké, že dnes již směle konkurují dlouhodobě zavedeným konvenčním výrobním postupům a mnohdy je dokonce předstihují. Uvedená skutečnost platí dvojnásob pro 3D tisk kovů, který je široce uplatňován v rozmanitých oborech výroby od průmyslu až po zdravotnictví.

Související články
Tvoříme historii vodního paprsku

Každá investice do podniká je spojena s velkým očekáváním. Jistou dávku důvěryhodnosti ve správnou investice může dávat také historie firmy i samotné technologie. Technologie řezání vysokotlakým vodním paprskem Flow slaví v tomto roce již 50 let, resp. 40 let v případě abrazivního vodního paprsku.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Odhrotování výbuchem

Odhrotování výbuchem se odborně nazývá termické odhrotování (TEM). Jde o vysoce výkonnou a maximálně produktivní metodu odhrotování menších, tvarově složitých, jednoduchých i velmi náročných výrobků, na které jsou kladeny ty nejvyšší požadavky z hlediska čistoty, kvality, a ekonomiky výroby. Tato nekonvenční metoda je schopna stoprocentně zajistit, že se později v zabudovaných součástkách nic neuvolní. Používá se zejména po třískovém obrábění železných i neželezných kovů nebo po středním či vysokotlakém lití menších neželezných odlitků.

Virtuální a rozšířená realita zvyšuje konkurenceschopnost

Dnes již máme řadu možností, jak můžeme v byznysu prakticky využít virtuální a rozšířenou realitu. A to doslova ve všech dostupných oborech a firemních procesech.

Vplyv ochrannej atmosféry pri zváraní hliníkových zliatin

Ľahké neželezné kovy ako hliník, horčík, titán a ich zliatiny, ktoré sú používané najmä v automobilovom, leteckom a kozmickom priemysle, musia spĺňať vysoké a často protichodné nároky ako je napríklad dostatočná pevnosť pri zachovaní vysokej ťažnosti alebo dobrá korózna odolnosť. Inak povedané, využívajú sa tam, kde ich náhrada dostupnejšími materiálmi nie je možná. Na zváranie materiálov z ľahkých neželezných kovov je potrebné použiť takú technológiu zvárania, ktorá bude ich vlastnosti degradovať čo najmenej. Celý rad štúdií a doterajších praktických skúseností ukazujú, že väčšina problémov vznikajúcich pri konvenčnom zváraní oblúkovými metódami môže byť potlačená použitím laserového lúča.

Jaká tajemství skrývá výroba razítek?

Představte si obyčejné moderní razítko. Připadá vám, že vyrobit je musí být velice jednoduché? Možná byste se divili. Složitá vulkanizace, vstřikolisovna s 21 vstřikolisy, obtížný proces barvení, to vše velmi náročné na stabilitu procesu. Tolik jen stručně o tom, s čím se během výroby razítek musíme u nás, v Colopu v Borovanech, denně potýkat. Chcete se dozvědět víc? Pak vás zvu ke čtení následujících řádků.

Vliv složek ochranných atmosfér na WAAM

Svařování v současné době není už pouze technologií ke spojování materiálů. S rozvojem aditivní výroby strojních součástí lze tento proces využít také pro výrobu komplexních a geometricky složitých součástí. Technologie WAAM využívá svařování pro vrstvení jednotlivých svarových housenek do tvaru vyráběné strojní součásti a je charakterizována mnoha proměnnými – mimo jiné i účinky ochranné atmosféry. Cílem příspěvku je zhodnotit vliv jednotlivých složek ochranných atmosfér používaných pro MAG svařování.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Laserové řešení pro plastikářský průmysl

Konvenční technologie opracování plastů již v mnoha případech nevyhovuje požadavkům koncových uživatelů. Moderní lasery posouvají kvalitu výroby plastů na zcela novou úroveň. Lastic představuje implementaci nejmodernějších laserových technologií a ergonomického ovládání do jediného produktu, jenž je navržen tak, aby jeho aplikace do stávajících výrobních linek byla zcela bezproblémová.

Nové úkoly v technologii vodních paprsků

Jednou za dva roky pořádá Oddělení desintegrace materiálů Ústavu geoniky Akademie věd ČR konferenci o technologii vysokorychlostních vodních paprsků. Letos organizátoři pro své setkání vybrali nádherné a inspirativní prostředí Lednicko-Valtického areálu, zapsaného do seznamu světového a kulturního dědictví UNESCO. V pořadí již pátá konference této série přitáhla pozornost mnoha zahraničních a tuzemských odborníků.

Horké komory pro práci s radioaktivním materiálem

V Řeži u Prahy bylo vybudováno nové výzkumné centrum, jehož součástí byla také výstavba kom-plexu horkých komor. Účelem výstavby bylo vytvořit pracoviště pro bezpečnou práci s vysoce radi-oaktivním materiálem. Po pěti letech budování se na začátku roku 2017 podařilo úspěšně zahájit aktivní provoz laboratoří, které jsou schopné zpracování, mechanického testování a mikrostrukturní analýzy radioaktivních materiálů (tlakové nádoby, vnitřní vestavby reaktorů, pokrytí paliva) s aktivi-tou až 300 TBq 60Co, materiálů pro reaktory III. a IV. generace a fúzní reaktory.

Chytré stroje přivádějí továrny k životu

Bezpečné balicí stroje připojené k Ethernetu zvyšují produktivitu, zlepšují flexibilitu, snižují komplexnost konstrukce a řeší problémy pracovníků v provozu.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit