Témata
Zdroj: generováno OpenAI

Laser jako nástroj: Světlem proti nečistotám

Laser lze použít i v situacích, kdy je potřeba zbavit povrch nežádoucích vrstev, např. při přípravě svarových ploch, při čištění forem nebo při odstraňování starého nátěru. Díky přesně řízenému působení umožňuje lokální a opakovatelné čištění bez abraziv či chemických lázní. Zásadní je přitom rovnováha mezi účinným odstraněním nečistot a ochranou podkladu.

Tento článek je součástí seriálu:
Laser jako nástroj
Díly
Anna Jirásková

Vystudovala umělecko-průmyslovou střední školu v Turnově a následně strojírenský management na Vyšší odborné škole ve Strakonicích. Většinu svého profesního života se věnuje překladatelství z angličtiny, ve volném čase pak například literatuře, počítačům, řemeslné tvorbě či vzdělávání se v dalších jazycích. V MM Průmyslovém spektru pracuje jako redaktorka od roku 2024.

Reklama

Laserový paprsek bývá obvykle spojován s dělením, spojováním nebo úpravou materiálu. V průmyslu však může plnit i méně nápadnou úlohu – odstraňovat z povrchu nežádoucí vrstvy, aniž by bylo nutné použít kartáč, brusivo nebo chemickou lázeň. Laserové čištění přitom neslouží pouze k odstranění viditelné rzi, ale také k odstranění, zbytků maziv, nátěrů a technologických povlaků, a to například v rámci příprav na svařování nebo na lepení.

Podstatou procesu je rozdílnost toho, jak na dopadající záření reaguje povrchová vrstva a materiál pod ní. Pokud nečistota nebo povlak absorbují energii dostatečně účinně, může se nežádoucí vrstva rychle zahřát, rozložit či odpařit, zatímco podklad zůstane ovlivněn relativně málo. Tento způsob odstraňování materiálu je označován jako laserová ablace. Nejde však o jediný mechanismus; prudký ohřev laserem může vyvolat také tepelné rozpínání, napětí a následné odlupování či odtržení vrstvy. To, který proces převládne, závisí na vlastnostech povlaku i základního materiálu.

Stejně tak je nutno počítat s tím, že laser poté, co je nežádoucí vrstva odstraněna, automaticky nepřestane působit. Při nevhodném nastavení se může zahřát, natavit nebo změnit také samotný podklad. Úspěch proto spočívá ve volbě takových podmínek, při nichž je odstranění nežádoucí vrstvy dostatečně účinné a zásah do povrchu součásti zůstává v přijatelných mezích.

Laserové čištění umožňuje cíleně odstraňovat nežádoucí vrstvy z kovových povrchů, a to bez použití abrazivních prostředků. (Foto: Z. Heal / U.S. Air Force)

Rozhoduje energie i čas

Pro průmyslové čištění se často používají pulzní lasery, neboť dodávají energii v krátkých časových intervalech. Vysoký špičkový výkon umožňuje působit intenzivně na tenkou povrchovou vrstvu, aniž by se muselo dlouhodobě zahřívat celé okolí. Podstatná je přitom nejen délka pulzu a jeho energie, ale také vlnová délka, frekvence opakování, velikost stopy a rychlost, jíž paprsek přejíždí po povrchu.

Z těchto parametrů vyplývá mimo jiné plošná hustota energie, která rozhoduje o intenzitě zásahu. Při příliš slabém působení mohou na povrchu zůstat zbytky nečistot; při nadměrném naopak hrozí změna drsnosti, vznik oxidace či tepelné poškození materiálu. Žádoucí je také překrývání sousedních stop, aby vyčištěná plocha byla ve výsledku rovnoměrná. Jedno univerzální nastavení proto neexistuje ani pro všechny kovy, natož pro různé typy nátěrů a nečistot.

Reklama
Reklama
Reklama

Příprava na další operaci

Laserové čištění se významně uplatňuje v sériové výrobě, a to zejména jako příprava před spojováním. Zbytky olejů, oxidů nebo ochranných vrstev mohou při svařování přispívat ke vzniku pórů, rozstřiku a nestabilitě procesu. Laser umožňuje očistit jen úzké pásmo budoucího svaru, aniž by bylo nutné stejným způsobem upravovat celou součást. Podobně lze připravovat plochy pro lepení, neboť jejich čistota a vhodný stav jejich povrchu ovlivňují přilnavost spoje.

Další oblastí uplatnění je údržba a renovace, jako je odstraňování rzi či starých nátěrů z kovových dílů, čištění forem nebo příprava povrchu před jeho novou úpravou. Výhodou je možnost ošetřovanou oblast přesně vymezit a proces opakovat podle nastaveného programu. Laserovou hlavu lze navíc začlenit do robotického pracoviště, takže čištění nemusí probíhat jako samostatná ruční příprava, ale jako jedna z automatizovaných operací výrobní linky.

Jednou z možných aplikací laserového čištění je odstraňování rzi a oxidace. (Zdroj: generováno OpenAI)

Bez chemie neznamená bez rizika

Oproti některým konvenčním postupům laser nepotřebuje abrazivní médium ani čisticí chemikálie a nezatěžuje díl mechanickým kontaktem. Neznamená to však, že pracuje bez odpadu; odstraněná vrstva se mění na částice, páry nebo aerosoly a ty je nutné účinně odsávat a filtrovat. Při odstraňování nátěru navíc může být zdravotním rizikem samo složení zplodin. Samozřejmostí musí být také odpovídající ochrana před laserovým zářením a nežádoucími odrazy.

Laser rovněž nemusí být nejvýhodnějším řešením pro každou plochu a každé znečištění. U rozsáhlých konstrukcí či silných vrstev může rozhodovat rychlost úběru a náklady, u citlivých součástí zase riziko změny povrchu. Laser má tedy největší využití tam, kde je potřeba lokálně zaměřená, přesně opakovatelná a snadno automatizovatelná příprava. Čistota pak není jen věcí vzhledu, ale i jedním z předpokladů spolehlivosti následující výrobní operace.


Laser jako nástroj: Výhoda bezkontaktnosti

Laserové měření využívá schopnost přesně směrovaného světelného svazku nést informaci o prostoru. Někde stačí přesnost na centimetry, jinde rozhodují mikrometry; pokaždé však jde o rychlé, bezkontaktní a dobře automatizovatelné získání dat. Od raných dálkoměrů vede tato cesta až k dostupným měřidlům dnešní praxe.

Související články
Stříkání a lakování - trendy jsou nepochybné

Nutnost zvyšovat technicko-ekonomickou úroveň firmy je na denním pořádku. Inovace zvyšují podnikovou konkurenceschopnost, kterou lze spatřovat zejména ve flexibilitě, tvorbě přidané hodnoty, efektivnosti a kvalitě. Také v oboru povrchových úprav je trendem automatizace a robotizace.

Laser jako nástroj: Výhoda bezkontaktnosti

Laserové měření využívá schopnost přesně směrovaného světelného svazku nést informaci o prostoru. Někde stačí přesnost na centimetry, jinde rozhodují mikrometry; pokaždé však jde o rychlé, bezkontaktní a dobře automatizovatelné získání dat. Od raných dálkoměrů vede tato cesta až k dostupným měřidlům dnešní praxe.

Laser jako nástroj: Když světlo dostane směr

Letos v květnu uběhne 66 let ode dne, kdy byl vědecké veřejnosti poprvé v praxi představen vynález laseru. V dnešní době již laserové technologie, generování a zesilování elektromagnetického záření pronikají téměř do všech oborů lidské činnosti. Od svého objevu prošla tato inovativní technologie významným vývojem, který postupuje i nadále.

Související články
Stroje v pohybu: Dálniční most přes staveniště

Tento stroj mají k dispozici švýcarští silničáři. Most Astra je mobilní staveništní most určený pro použití při údržbě dálnice. Práce lze provádět pod mostem, zatímco přes něj projíždějí vozidla ve dvou jízdních pruzích. Díky tomu je možné pracovat během dne, a to bez uzavírek a odklonů dopravy. Most váží přibližně 1 300 tun, jeho celková délka může být až 257 m a pracovní prostor pod mostem má délku až 100 m, šířku 5,08 m a výšku 3,1 m.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Automatizace není odpovědí na všechny otázky

Primárním cílem zavádění automatizace a robotizace je nejen zajistit více času, jak jsme si řekli v minulém díle, ale jejím účelem je také usnadnit lidstvu složité a zdraví škodlivé úkoly. Automatizace se nasazuje v oblastech stereotypní a nebezpečné práce. Motivací firem může být i škálovatelnost, maximalizace zisku a v neposlední řadě nižší počet lidských selhání. Tento díl našeho seriálu Fenomén automatizace se zamýšlí nad tím, proč, kde a jak automatizovat, a dalšími otázkami.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Rodinné podnikání v přesné strojařině

Brněnská firma VKV Horák se zabývá konstrukcí, vývojem a výrobou přístrojové mechaniky, přípravků, jednoúčelových strojů, forem pro vstřikování plastů, lití polyuretanových dílů a vakuovému tváření plastů. S jejím zakladatelem, panem Zdeňkem Horákem, jsme si povídali o aspektech podnikání v českém prostředí, o vzdělávání, kvalitě škol, průmyslu budoucnosti.

Digitální řešení pro přesná broušení

Je Průmysl 4.0 pouhá vize? Touto otázkou zahájil generální ředitel společností Studer, Schaudt a Mikrosa Jens Bleher letošní výroční tiskovou konferenci v sídle společnosti Fritz Studer ve švýcarském Thunu. Odpověď přišla záhy – ne pro skupinu United Grinding.

Transparentní továrna usnadňuje přístup k datům z výroby

Před pěti lety prošel vrchlabský závod Škoda Auto kompletní proměnou z výroby automobilů na výrobu high-tech automatické dvouspojkové převodovky DSG. Samozřejmě musel být vymyšlen zcela nový layout všech jednotlivých výrobních úseků, důkladně byl navržen tok materiálu až do posledního centimetru a myšleno bylo již od počátku také na přicházející digitalizaci a éru Průmyslu 4.0. Postupné zavádění prvků moderní výroby později pomohlo k vyšší efektivitě. Dnes se namísto původního 1 000 převodovek denně vyrábí více než dvojnásobek.

20 milionů lakovaných klik pro všechny značky automobilů

Moderní doba přináší moderní technologie také do automobilového průmyslu i samotných automobilů. Bezdotykové otvírání např. zadních dveří se již u některých modelů automobilů různých značek objevuje, avšak doba ještě nedospěla k úplnému odstranění vnějších klik k mechanickému otevírání vozu. Společnost WITTE Automotive se orientuje na výrobu zámků a zámkových aretací pro automobily snad všech světových výrobců. V novém závodě v Ostrově u Karlových Varů nedávno uvedla do provozu také velmi moderní lakovací linku právě pro vnější lakované kliky automobilů.

Rozšířená realita v údržbě a vozíky, které nepotřebují řidiče

O tom, že Průmysl 4.0 nemusí znamenat jen planá slova, jsme se přesvědčili v závodě Bosch Diesel v Jihlavě, kam jsme spolu s dalšími odbornými novináři byli těsně před prázdninami pozváni společností Toyota Material Handling.

Fotonika - klíč k technologickému rozvoji

Vynález laseru, optických vláken a polovodičových optických součástek výrazně zvýšil význam využití optiky pro moderní technologie. Byl to také impulz pro rozvoj mladého vědního oboru – fotoniky –, který se zabývá vlastnostmi a metodami využití fotonů. Místem, kde si odborníci z těchto tří na sobě závislých oborů – optika, elektronika a fotonika – sdělují svá know-how a sdílejí své úspěchy, se každoročně stává nejvýznamnější světový veletrh optických a laserových technologií Laser World of Photonics. I letos jej koncem června na mnichovském výstavišti doprovázel světový kongres World of Photonics congress.

CIMT je v Číně, Čína je na CIMTu

Při letošním ročníku došlo na CIMT k významné změně. Evropští i američtí vystavovatelé byli přemístěni z hal tzv. západních do východních. Proč, to se mi nepodařilo zjistit. V reportáži před čtyřmi lety jsem umístění evropských a asijských firem popisoval s notnou nadsázkou, a tak si tuto změnu vysvětluji po svém – vystavovatelé si přečetli mé zpravodajství z výstaviště?. Také platí, že není pavilon jako pavilon. Standardy úklidu v halách, stravovacích prostorech, na toaletách byly v pavilonech, kde byla německá a švýcarská expozice, bližší evropským zemím než asijským. A o tom je jedna z čínských mentalit – jaké standardy mají být, ty jim musejí být ukázány, resp. nadiktovány či nařízeny.

Návod na efektivní skladové hospodářství

Ke zvyšování efektivity výrobních procesů v zásadě patří zkracování výrobních časů. Toho se dosahuje optimalizací výrobních procesů, ale také optimalizací logistiky, skladového hospodářství a zásobování, které bývají z důvodu věnování pozornosti přesnosti a bezchybnosti samotné výroby často opomíjeny nebo odsouvány na druhou kolej. Otázky spojené se skladovým hospodářstvím, jako evidence skladových zásob, skladování hodnotného zboží, dostupnost skladových zásob apod., by neměly zůstávat nezodpovězené.

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 30 let zkušeností s odbornou novinařinou
Předplatit