Remote welding – svařovací metoda s vysokou produktivitou
Velkou výhodou tohoto principu je jeho rychlost, neboť polohování laserového svazku se děje až stokrát rychleji, než jsou běžné svařovací rychlosti. To je umožněno díky téměř zanedbatelné hmotnosti rozmítacích zrcadel, což dává systému ohromnou dynamiku a velký technologický potenciál. Během výrobního procesu tak může být doba využití laserového zdroje (laser ON) udržována na hranici větší než 90 %. Oproti konvenčním svařovacím systémům je to několikanásobné zvýšení produktivity.
Lasery pro remote welding
Nejdůležitějším předpokladem pro vývoj tohoto typu svařování byla dostupnost laserového zdroje s výstupním výkonem v řádu kW a vysokou kvalitou svazku, která umožňuje svazek fokusovat do malého bodu. V minulosti tento předpoklad splňovaly pouze CO2 lasery. Průlomu v oblasti zvýšení kvality laserového svazku u pevnolátkových laserů bylo dosaženo použitím laserových diod pro čerpání aktivního média laseru. Výsledkem tohoto vývoje spolu s novými koncepty geometrie rezonátoru laseru jsou diskové a zejména vláknové lasery, které mají srovnatelnou nebo vyšší kvalitu svazku pro výkony v řádu kW ve srovnání s CO2 lasery.
Navíc vláknové lasery mají vlnovou délku 1 070 nm, kterou lze pohodlně přenášet optickým vláknem délky i 100 m. Laserový zdroj tak může být umístěn mimo svařovací pracoviště a laserový svazek může být pohodlně přiveden optickým vláknem. Jako technologicky velmi zajímavá možnost se ukazuje kombinace robota s rozmítací hlavou. Rameno robota může pak snadno umístit rozmítací hlavu do definovaných pozic, kde pak samotné svařování probíhá již díky rozmítání svazku zrcadly, nebo se naopak zrcadla mohou zafixovat a pohyb svazku po vzorku je realizován pohybem robota.
Kromě vláknových laserů lze pro „remote welding" použít rovněž pulzní Nd:YAG lasery. Tyto lasery generují pulzy s energií až 100 J s dobou trvání v řádech ms, špičkový výkon v pulzu se tak pohybuje v řádech kW. Příkladem může být např. laser JK300HP od firmy GSI. Parametry laseru jsou: průměrný výkon 300 W, max. špičkový výkon 9 kW, délka pulzu 0,2-20 ms. Výstupem z laseru JK300HP je optické vlákno, které je navázáno do rozmítací hlavy.
Přednosti technologie
Mezi hlavní výhody „remote welding" patří:
- vysoká dynamika, pohyb v osách X a Y je zajištěn pomocí téměř „nehmotných" zrcadel;
- vysoká konzistence obrysů;
- minimalizace neproduktivního času;
- konstantní rychlost pohybu svazku po kontuře, a to i při změně směru;
- zvýšená produktivita (doba využití laserového zdroje nad 90 %);
- stabilní proces díky velké pracovní vzdálenosti;
- minimální termální distorze;
- snadná možnost svařování v mechanicky těžko dostupných místech.
Příklad z praxe
Případ aplikace je zobrazen na obrázku s pohledem do svařovací komory. Laserový svazek je přiveden pomocí 5 m dlouhého optického vlákna. Svary jsou prováděny na čtyřpolohovém softwarově řízeném karuselu a každé poloze karuselu odpovídá jiný svařovací přípravek. Na zařízení se tedy svařují čtyři díly různého tvaru a délky svaru.
Ze svařovací komory jsou pomocí průmyslového odsavače odváděny vznikající zplodiny přes aktivní uhlíkové filtry mimo pracovní prostor. Fokusační čočka je při svařování rovněž chráněna proudem stlačeného vzduchu, aby nedocházelo ke znečištění a následné divergenci svazku. Chlazení laseru je zajištěno nezávislým externím chladičem s uzavřeným vodním okruhem. Celý systém je pohodlně řízen z PC. Jednoduchou úpravou ovládacího SW laseru lze měnit tvary svarů a svařovací parametry. Zařízení je tedy univerzální a je určeno pro širokou škálu průmyslových aplikací.
Ing. Miroslav Novák
LAO průmyslové systémy
