Témata
Reklama

Laser do ruky

04. 02. 2004

Laserové svařování nebo řezání patří mezi nejčastěji užívané průmyslové laserové technologie. Pokud se ale o těchto technologiích takto hovoří, týká se to převážně celých laserových systémů s přesným řízením procesu.

Přestože jednou z předností využití laseru pro tyto technologie je i možnost dosažení vysokého stupně automatizace výrobních procesů, objevují se v poslední době i zde, zvláště v souvislosti s potřebou opracování nadměrných dílů, jednotlivých kusů nebo s úkoly řemeslné výroby i opačné tendence vývoje "ručních" laserů s ručně vedenou laserovou hlavicí. K původním návrhům s využitím pevnolátkových Nd:YAG laserů, prosazují se dnes v tomto směru při vhodném výkonu i lasery diodové.
U firmy Trumpf, která je po integraci s firmou Haas-Laser výrobcem jak plynových CO2, tak i pevnolátkových, většinou Nd:YAG laserů a jejich systémů, je vývoj ručního laseru spojen s vývojem modulové stavby laserových svařovacích a navařovacích pracovišť Profi Weld a Power Weld, používaných v závislosti na přiváděném výkonu laseru od 30 do 200 W a jakosti jeho paprsku na veškeré obvyklé technologické operace, od úpravy jemných dílů až po navařování forem a různých tvářecích nástrojů. Jako zdroje záření je ale možné použít libovolných pulzních a kontinuálních Nd:YAG laserů z výkonové řady do 6 kW a výkon rozdělit pomocí vláknové optiky i na více pracovišť.
Vlastní hlavice výstupního svazku záření má přes řadu technologických doplňků, jako je vestavěná kamera pro sledování procesu na monitoru, systém pro přívod ochranného plynu nebo dotykové čidlo pro nastavení optimální vzdálenosti při svařování, přijatelné rozměry a malou hmotnost, které dovolují snadnou obsluhu i po delší souvislou dobu při svařování nebo navařování rozměrných dílů. Pokud jde o prostorově ohraničený rozsah prací, pak je jako u všech typů ručně vedených laserových hlavic, napojených na zdroj optickým vláknem, prostorovým omezením jen délka tohoto propojovacího vlákna. Co je sice zdánlivě samozřejmé, ale ne vždy plně respektované, je i u těchto pracovišť nutnost dodržování přísných bezpečnostních předpisů pro práci s laserem, stejně tak, jako je tomu i u mechanizovaných laserových systémů.
Reklama
Reklama
Reklama

Pevnolátkové mobilní lasery

Tvůrcem hned tří variant pevnolátkových mobilních laserů je Laserové centrum Hannover (LZH) spolu s firmou Mobil Laser Tec GmbH, Wolfsburg. Víceosý systém je určen pro provádění rovných nebo mírně zakřivených svarů, svarů tvaru Z nebo i uzavřených kruhových svarů, a to svarů švových i bodových, stykových, přeplátovaných, až po svary pravoúhlé a koutové. Pracovní hlavice je plně uzavřeného odstíněného provedení a jako zdroj používá Nd:YAG laser od výkonu 2 kW. Při delších svarech je možné částečně celý svařovací proces mechanizovat a doplnit svařovací hlavu pohonnou jednotkou. Částečně mechanizovaný jednoosý systém s integrovaným upínáním umožňuje svařování plechů až do celkové tloušťky 4 mm, a to i při hlubším provaření. Upínání je na principu tří kladek a pro dodržení konstantní rychlosti svařování je možné systém doplnit i posuvovým zařízením.
Třetí variantu tvoří 3 D volně vedená hlavice, která dovoluje volné prostorové opracování ve třech dimenzích. Na ní je možné napojit podle účelu použití celou řadu přídavných zařízení včetně mechanizovaného přívodu přídavného materiálu. Všem těmto variantám, při jejichž užití nejsou nutné žádné náklady na programování procesu, jsou společné dobrá ovladatelnost, při užití integrovaných posuvových mechanismů konstantní energie na jednotku dráhy, možné napojení na všechny laserové zdroje s výstupem optickým vláknem, jednoduchá obsluha, kompaktní, modulární stavba přístrojů a jejich jen malá rozměrová velikost a nízká hmotnost.
Speciální variantou z LZH, odlišnou od předchozích svařovacích verzí, je ruční řezací hlavice pro tavné řezání. Vybavena je integrovanou motorickou posuvovou jednotkou pro zajištění konstantních podmínek řezu a dosažení jeho rovnoměrné jakosti, mechanismem pro nastavení fokusace a vzdálenosti trysky od povrchu řezaného materiálu a přívodem procesního plynu. Ten při tavném řezání plní úkol vypuzení roztaveného kovu ze spáry, a proto většinou jeho přívod je řešen koaxiálně s laserovým svazkem. U daného typu ručního přístroje je přívod plynu řešen mezi kladkami pohonu, což dopomáhá i osové stabilitě při řezu.

Další aplikace

Ruční manipulace s laserovou hlavicí ve spojení s pevnolátkovým, většinou Nd:YAG laserem, ale s podstatně nižším výkonem, se využívá i při jiných aplikacích, než je jen svařování nebo řezání. Příkladem může být čištění či odstraňování povrchových vrstev odpařením energií paprsku laseru při restaurování historických stavebních památek, objektů nebo i jen obrazových děl. Tuto technologii začal používat drážďanský Fraunhofer Institut IWS, který při svých restauračních pracích používá většinou přenosný pulzní Nd:YAG laseru NL 102 firmy Soliton o výkonu 6 W nebo Nd:YAG laseru NY 82 FS-10 Continuum, i když v poslední době i tady přechází na pulzní diodové lasery od firmy Jenoptik Laserdiode.
Řadu vhodných, snadno přemístitelných Nd:YAG laserů, s hlavicemi rovněž tak zaměřenými na restaurační práce, nabízí pod označením Laserblast francouzská firma Quantel, ale miniaturizací v této oblasti laserů pro odstraňování vrstev a čištění povrchu vyniká současná novinka z oblasti Nd:YAG laserů, a to 40W laser Speedy 2000 od berlínské firmy Spektrum Laser Entwicklungs-und Vertriebs GmbH. S délkou pulzů pod 10 ns a energií v pulzu do 2 J je při svém výkonu vhodný i pro náročnější podmínky odstraňování znečištěných či jinak závadných vrstev na dílech u strojírenských procesů.

Diodový laser pro plynulý i pulzní provoz

Diodových laserů při postupném nárůstu výkonu využívají dnes už i další výrobci ručních technologických systémů. Dobré zkušenosti mají např. s laserem pro plynulý i pulzní provoz, vyvíjeným původně ve spolupráci firmy SAM Sächsischen Anlagen- und Maschinenbau GmbH Cainsdorf a Laserinstitutu Mittelsachsen an der Hochschule Mittweida a dnes už firmou SAM sériově vyráběným.
Hlavice současného provedení je napojena vláknovou optikou na diodový 1kW výstup a pro různý druh prací je vybavena i výměnnou optikou s rozdílnou ohniskovou vzdáleností. Dosažitelná intenzita ozáření povrchu při fokusaci na ( 900 (m se pohybuje mezi 2.104 W.cm-2 až 2.105 W.cm-2, což je hodnota plně postačující pro svařování plechů způsobem vedení tepla. Hmotnost hlavice podle jejího vybavení je mezi 2 až 3 kg. Součástí kompletu je i mobilní napájecí síťová jednotka s programovým řízením včetně AC/DC převodníku. U hlavice tohoto typu se počítá s možností napojení prostřednictvím optického vlákna i na pevnolátkové Nd:YAG lasery do výkonu přibližně 2 kW.
Kromě 3D svařování, a to jak přeplátovaného, tak i stykového nebo koutového, může být tento ruční laser podle vyjádření výrobce použit i pro technologii transformačního zpevňování, tj. vytvrzování povrchu dílu za ponechání původní struktury a houževnatosti jádra. Po materiálové stránce se uplatní pro zpracování zvláště plechů z konstrukční oceli, ušlechtilých ocelí, hliníku a titanu, přičemž vlnový rozsah diodových laserů 780 až 980 nm je po absorpční stránce zvláště vhodný pro zpracování hliníku a jeho slitin, včetně polotovarů z vypěněného hliníku.
Zajímavým jevem u technologických laserů je v poslední době nejen sledování maximálních výkonů, ale někdy i jevu poměrně opačného, výkonu, který při maximální jakosti paprsku odpovídá potřebám miniaturizace některých oborů, zvláště elektroniky a mikroelektroniky. Příkladem v tomto směru může být ruční diodový laser pro pájení elektronických prvků do plošných spojů, vyvinutý ve Fraunhofer Institutu pro laserovou techniku ILT, který při teplotě do 400 oC umožňuje pájení i bezolovnatých, např. Zn-Al pájek, přičemž jeho použití tepelně nijak neohrožuje okolní propojení hustých elektronických obvodů.
Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 40125
Datum: 04. 02. 2004
Rubrika: Výroba / Technologie
Autor:
Firmy
Související články
Téma: technologie pro výrobu forem

Díly, součásti či výrobky, které spatřily světlo světa díky tomu, že byly vylisovány, odlity či vykovány ve formě, jsou doslova všude kolem nás. Forma je zařízení často velmi složité a komplexní a k její výrobě je potřeba řada špičkových technologií. Následující článek představuje některé z nich.

Odlehčovací optimalizace 3D tištěné frézy

Vývoj v oboru obrábění se tradičně potýká s mimořádným dynamickým zatížením soustavy na straně jedné a požadavky na přesnost a produktivitu obrábění na straně druhé. Nalezení takové konstrukce nástroje, která odolá extrémním provozním podmínkám, a přitom umožní proces obrábění urychlit, může vést k zefektivnění výrobního procesu. Příkladem toho může být vývoj odlehčené frézovací hlavy. Dosavadní konstrukce obráběcích nástrojů vycházely z jednolitých plných tvarů zaručujících vysokou tuhost na úkor dynamických vlastností nástroje. Změnou vnitřní struktury je však možné najít optimum mezi těmito protichůdnými požadavky.

Urychlete svoji digitální transformaci

Jak může strategie digitální transformace, jejíž součástí je přechod na moderní distribuovaný řídicí systém, pomoci výrobcům dosáhnout vyšší produktivity, ziskovosti a snížit rizika? To se dozvíte, pokud se začtete do následujících řádek.

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
Plasty pomáhají modernizovat strojírenství

S pokračujícím vývojem nových materiálů se mění i materiálová skladba strojírenských výrobků a zařízení. V současné době si již nelze rozvoj téměř všech strojírenských odvětví bez použití plastových materiálů představit. Vývoj pak ukazuje, že plasty budou hrát ve strojírenství stále významnější úlohu.

Jak zvýšit produktivitu?

Každý výrobní ředitel řeší otázku, jak navýšit produktivitu výroby, aniž by utrpěla její kvalita. Před stejným problémem jsem stál i já, když jsem před osmi lety začal řídit výrobu české části společnosti Colop, produkující razítka a ruční tiskárny. Níže nabízím několik tipů, jak se dá pomocí opatření ve výrobě navýšit produktivita - a v důsledku i obrat - o více než 100 %. Věřím, že většina těchto v praxi vyzkoušených rad bude užitečná i pro řadu jiných průmyslových oborů, než je výroba našeho typu.

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.

Využití neuronových sítí v optické kontrole

Většina moderních výrobních firem aktivně řeší, jak během výrobního procesu dosáhnout co nejvyšší kvality, za co nejnižší náklady. Přesto může dojít k chybě a vyráběný produkt není v požadované kvalitě. Důvodů může být mnoho, od špatného vstupního materiálu, přes poruchu některého ze strojů, či chyby operátora.

Chytré brýle pro průmysl

Chytré brýle a rozšířená realita se v posledních letech staly dalším trendovým tématem v průmyslovém prostředí. Na rozdíl od umělé inteligence, která je založena na strojovém učení a u které jsou stroje určeny k dlouhodobému nahrazení lidského faktoru, sleduje rozšířená realita jiný cíl: podporovat člověka v průmyslových procesech. Zde vstupuje firma Ayes, která představuje jedničku v oblasti hands-free technologií pro průmysl, chytré brýle RealWear HMT-1.

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.

IoT na insfrastruktuře elektrických rozvodů

V minulém vydání jsme představili nový systém WorkSys, otevřenou IoT platformu pro tvorbu nových aplikací a jejich propojení s již existujícími. Dnes toto téma uzavřeme a představíme nástroj FactoryDashboard pro tvorbu komplexního digitálního dvojčete fabriky.

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.

IoT na infrastruktuře elektrických rozvodů

Průmysl v současné době čelí potřebě transformovat lidskou činnost na činnost tvořivou a fyzicky náročnou rutinní práci na stroje a systémy. Jeho vyšší forma, inteligentní průmysl, pak předpokládá zjednodušené rozhraní mezi zákazníkem, výrobcem, dodavatelem a současně dává předpoklady tvorby komfortních pracovních podmínek.

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