Témata
Reklama

Laser a tváření

V poslední době se objevila už i v našem odborném tisku řada informací o využití laseru při úpravě tvářecích nástrojů, razníků, matric nebo různých vstřikovacích forem, a to ať už při výrobě nových nástrojů nebo při renovaci navařováním opotřebovaných, ale nadále využitelných nástrojů. Málo se však zatím ví o možnostech využití laseru přímo při technologii tváření, kde paprsek laseru může pro své specifické vlastnosti přinést tepelným ovlivněním tvářeného materiálu obdobné výhody, jako je tomu při přece jen více rozšířeném propojení laseru s technologiemi obrábění.

Rotační tlakové tváření

Většina průmyslových aplikací s využitím laseru přichází postupem doby především ze SRN, kde se dostává laserovým technologiím a jejich vývoji intenzivní podpory i ze státních prostředků. Ve Fraunhoferově institutu výrobních technologií IPT v Cáchách tak vyvinuli za podpory spolkového ministerstva pro vzdělávání a výzkum BMBF novou technologii rotačního tlakového tváření symetrických dílů z obtížně tvařitelných materiálů, kde se intenzita laserového paprsku využívá k ohřevu tvářeného místa. Vhodným směrováním laserového paprsku lze při místním ohřevu dosáhnout ve spojení s vlastním tvářením přítlakem až 40% snížení požadavku na hodnotu přetvárných sil. Celý proces, kde teplota místního ohřevu dosahuje až 700 oC, je přitom vhodný především pro aplikaci u těžko tvařitelných materiálů nebo u materiálů, které by jinak při tváření za studena vyžadovaly rekrystalizační žíhání, obvykle zařazované jako mezioperace při obvyklém tváření. V institutu IPT tak vyzkoušeli především materiály z jakostních ocelových slitin a slitin Ti a Ni a kromě toho i slitiny Al s jejich nepříznivou tendencí ke změně pevnosti po běžném tváření za studena. V konkrétním případě tak šlo např. o díly katalyzátoru pro motorová vozidla z materiálu Ti2 a TiAl6V4, kde pro obtížnost tváření těchto slitin bylo jejich užití pro obdobné účely za původní technologie svařování omezeno doposud jen na
vozidla vyšších cenových kategorií. Vedle využití laseru pro vlastní technologii tváření lze v následných operacích stejného laserového nástroje použít i pro speciální úpravy rondelu - od svařování až po řezání, děrování nebo i vytvrzování.
Na celém projektu rotačního tváření za podpory laseru se spolu s institutem IPT podílel i jeden z předních výrobců výkonových diodových laserů firma Laserline Koblenz, kde v současné době vývoj a výroba technologických diodových laserů dospěly až do výkonové hranice 6 kW. Tento postačující výkon dává diodovým laserům v porovnání s jinak uvažovanými pevnolátkovými Nd:YAG lasery při podstatně menších rozměrech laseru a obdobné možnosti vedení paprsku vláknovou optikou celou řadu technologických předností, zvláště pak pro menší rozměry i snadnější vestavbu do výrobních zařízení.
Reklama
Reklama
Reklama

Povrchové tlakové rázy

Jinou zajímavou technologií tváření za studena s využitím laseru, ale tentokrát pro vývoj tlakových rázů na povrchu tvářených polotovarů, je způsob vyvinutý ve Fraunhoferově institutu pro laserovou techniku ILT. U této technologie se používají pulzní lasery a podstatná je zde dobrá absorpce jejich záření v povrchové vrstvě tvářeného materiálu. Při ní dochází v ns intervalech k místnímu odpařování povrchové vrstvy polotovaru a k indukci plazmy s následkem vytváření tlakových rázů na povrch polotovaru. Při překročení meze kluzu materiálu dochází i k jeho plastické deformaci obdobné technologii kuličkování povrchu. Při krátké délce pulzu se dosahuje špičkového výkonu řádově až stovek MW a pro lepší absorpci energie paprsku se tvářený polotovar opatřuje vhodnou absorpční vrstvou, např. černým lakem. Vyšší účinnosti celého procesu dopomáhá i transparentní vodní vrstva.

Nástup mikrotváření

Transparentnost materiálu vůči laserovému paprsku je využívána ve Fraunhofer Institutu ILT i u laserové podpory při mikrotváření, která vystupuje do popředí především s pokračující miniaturizací elektroniky a tedy i s potřebou přesných tvářených dílů pro mikroelektronické systémy. Uplatněním transparentních materiálů, jako je např. safír, přímo v rámci tvářecího nástroje, je možný ohřev tvářeného dílu paprskem laseru, procházejícím transparentním materiálem z vnějšího prostoru, i v uzavřeném nástroji. Paprsek se dá směrovat i jen úzce na přetvárnou zónu, kde příznivě ovlivňuje tvařitelnost materiálu. Z nabídky technologických laserů se pro danou technologii nejlépe osvědčily pro úzkou stopu paprsku a možnost jeho přenosu od zdroje až na místo užití vláknovou optikou především pevnolátkové Nd:YAG lasery a výkonové diodové lasery.

§§§

Fraunhofer Gesellschaft a její instituty patří mezi pravidelné účastníky mezinárodního odborného veletrhu Laser, jehož letošní ročník se po dvouleté přestávce koná v Mnichově ve dnech 23. - 26. června.
Reklama
Vydání #5
Kód článku: 30598
Datum: 21. 05. 2003
Rubrika: Inovace / Tváření
Autor:
Firmy
Související články
Termomechanické zpracování

Globální svět s možností volného cestování a neomezeného přístupu k informacím s sebou přináší riziko chybných nebo nepřesných překladů odborných pojmů z jiných jazyků. Ve své praxi vysokoškolského lektora s předchozí zkušeností technologa se setkávám zejména v posledních letech se značným rozvolňováním odborných pojmů, které mohou vést až k matení odborné veřejnosti. V tomto příspěvku se pokusím stručně shrnout přehled a podstatu technologických postupů, označovaných v češtině pojmem termomechanické zpracování (TMZ, resp. TMP, z anglického thermomechanical processing, což odpovídá též pojmu thermo-mechanical treatment – TMT).

Optimalizace tvaru nástroje pro válcování

V současné době je velmi vyhledávaným strojem válcovačka typu ULS. A s rozvojem elektromobility se jeví velmi pravděpodobný požadavek na zvyšování produkce hřídelových součástí. Společnost Šmeral Brno se proto rozhodla inovovat a zlepšit nejen stroj ULS, ale i samotný proces tvorby nástrojů příčného klínového válcování (PKV).

Kapalina jako tvářecí medium

V dnešní době je stále více kladen důraz na sofistikovanost i ekonomickou efektivnost výrobních procesů. Současně je žádána výroba stále složitějších tvarů, vyplývajících především z designových návrhů lisovaných součástí, které dříve nebyly řešitelné jako např. výroba negativních tvarů, složitě prostorově i tvarově orientovaných trubkových dílců apod. V tomto případě lze s výhodou, namísto pevných konvenčních nástrojů, využít výrobní metody zaměřené na nepevné nástroje, jako je např. kapalina.

Související články
Moderní způsoby ochrany vysokopevných ocelí

V posledních letech je v automobilovém průmyslu kladen stále větší důraz na snižování hmotnosti vozu, potažmo spotřeby a z ní plynoucích emisí, za současného zvýšení bezpečnosti posádky. Jednou z možností, jak splnit tyto požadavky, je nahrazení starých materiálů používaných pro výrobu určitých komponentů za nové, pevnější. Díl z pevnějšího materiálu může být tenčí a potažmo i lehčí oproti dílu původnímu, ale současně je schopen vydržet stejné, nebo i větší namáhání.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Jsou smíšené konstrukce dočasně za svým zenitem?

Nikdo nenamítá proti oprávněné potřebě lehkých konstrukcí v dopravě, aeronautice, obalové technice a u pohyblivých částí strojů, systémů a zařízení. Avšak jsou smíšené konstrukce s plasty vyztuženými vlákny v současnosti opravdu za svým zenitem?

Metodika kompenzace odpružení u velkoplošných karosářských výlisků

Dnešní doba je charakterizována rychlou reakcí na akceschopnost a poptávku a klade vysoké požadavky na konečné nízké provozní náklady a vysokou kvalitu všech výrobků. V ideálním případě by měly být výlisky vyráběny bez defektů. Takto dokonalého stavu ovšem není možné zatím dosáhnout. Již v minulosti bylo řadou autorů popsáno početné množství defektů, u kterých se dnes ví, jaký přístup pro jejich predikci a eliminaci zvolit. Jedná se například o zvlnění materiálu, vyčerpání plasticity, iniciace trhliny, ztenčení materiálu aj.

Nová řada vysekávacích lisů kombinovaných s laserem

V souladu s tradicí soustavného rozvoje produktových řad uvedla společnost Prima Power na trh kompletní novou generaci servoelektrických vysekávacích lisů kombinovaných s laserem.

Co je nového v tvářecí technice

Oblast plošného tváření je dynamicky se rozvíjející segment výroby dílců z plechu. Mezi technologií a stroji byl v minulosti veden neustálý boj. Vždy se podařilo vyvinout technologii, která o kus dál posunula hranice zpracování těžko tvářitelných materiálů nebo tvarově složitých dílců. Velkou roli v tomto rozvoji technologií plošného tváření vždy hrál automobilový průmysl, který neustále zvyšoval požadavky na komplikovanější tvary v souvislosti s fantazií designérů.

Vliv materiálu na kvalitu výlisku

Kvalita vstupního materiálu významně ovlivňuje výslednou kvalitu výlisku. Ověřování jeho vlastností je možné provádět různými zkouškami, mezi něž patří ověřování jeho mechanických vlastností či technologické zkoušky.

Nekonvenční zpracování nové generace vysokopevných výkovků

Vysokopevnostní zušlechtěné výkovky se strukturou popuštěného martenzitu v současné době představují high-end skupinu kovárenských produktů. Díky nejnovějším poznatkům z oblasti fyzikálně-metalurgických dějů probíhajících v materiálu výkovků by skupina vysokopevnostních výkovků mohla být doplněna novou generací výkovků, jejichž struktura je tvořena nekonvenčním CFB (Carbide-Free bainitem) a QP martenzitem.

Požadavky na lisy a nástroje při výrobě převodovek

Stoupající požadavky na redukci CO2 ve výfukových plynech automobilů vedly k jejich narůstající hybridizaci a elektrifikaci. Z těchto důvodů se výrazně zvyšují nároky na plechové díly nejenom v konstrukci karoserií osobních automobilů, ale také v jejich pohonech. Jsou to především požadavky na kvalitu a rozměrovou přesnost. Zvyšuje se komplexnost těchto dílů, a proto také nabývají na významu nároky na tvářecí stroje a nástroje.

Trendy ve výrobě plochých polotovarů tvářených za tepla

Využití plechových dílů tvářených za tepla patří dnes již běžně k produkci karoserií osobních automobilů a od jejich prvního nasazení nás dělí bezmála dvacet let. Tento trvalý trend souvisí s požadavkem na maximální zužitkování pohonných hmot a s tím spojené i redukce samotné hmotnosti karoserie. Dalším aspektem jsou limity snižující objemy škodlivých exhalací při spalování paliva, které nutí dlouhodobě producenty osobních i užitkových vozidel hledat alternativní konstrukční řešení. Emisní limity nastavené Evropskou unií, platné od roku 2020, stanovují průměrnou emisi všech modelů v nabídce na 95 g CO2.km-1. To odpovídá spotřebě 3,54 litru nafty či 4,06 litru benzinu na sto kilometrů.

První krok od ohraňovacího lisu k servo-elektrické ohýbačce

Požadavky na trhu se mění a zpracovatelé stále více čelí situacím, kdy jsou velké série a objemy nahrazeny potřebouči poptávkou vyrábět malé série, navíc postavené na bázi just-in-time dodávek.

Aditivní výroba ve tváření plechů

Trojrozměrný (3D) tisk, označovaný také jako aditivní výroba (additive manufacturing - AM), zaznamenal v poslední době značný rozvoj. Touto technologií je umožněna výroba i velmi tvarově komplikovaných trojrozměrných produktů. Objekty nebo výrobky jsou vytvářeny z podkladu digitálních 3D modelů nebo jiných elektronických datových zdrojů. Aplikační možnosti 3D tisku se s ohledem na progresivní vývoj této technologie jeví jako neomezené.

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