Témata
Reklama

Laserové řezání: zavedený standard v průmyslu

07. 02. 2018

Mezi nejčastější průmyslové aplikace patří v dnešní době laserové řezání. Jeho princip je vzdáleně podobný řezání lupenkovou pilkou. Spočívá ve vytvoření počátečního průpalu v materiálu a následném postupném odtavování materiálu.

S ohledem na teplotu i procesní plyn

U kovových materiálů rozlišujeme dva typy řezání – oxidační a tavné. První z nich je určeno pro materiály, které jsou charakteristické vysokou tepelnou vodivostí. Mezi ně patří zejména černá ocel a měď. Jako procesní plyn slouží kyslík, který podporuje hoření, a tedy lokální zvýšení teploty v oblasti řezu. Výhoda oproti tavnému řezání se projevuje při větších tloušťkách materiálu, kdy je možné snižovat tlak plynu a výkonu, neboť je vytvořena větší tepelná plocha řezu, ze které již plyn nemá prostor unikat do okolí. Tento efekt vede k podstatné úspoře procesních plynů.

Reklama
Reklama
Reklama
Ukázka řezů – černá ocel (10 mm)

Při tavném řezání se podle využití konkrétní aplikace používá jako procesní plyn například dusík či vzduch. Mezi materiály řezané tímto způsobem patří nerezové oceli, mosaz, pozink, hliník a další. Hliník je v tomto případě výjimkou, neboť se vyznačuje vysokou tepelnou vodivostí. Avšak z důvodu vysoké reaktivity hliníkových částic s kyslíkem nelze využít oxidační způsob řezání. Procesní plyn efektivně odstraní natavený materiál a díky rychlému odfuku nadbytečného materiálu docílí pouze malé tepelně ovlivněné oblasti. Tavné řezání je možné využít i pro řezání některých polymerů (např. ABS do tloušťky přibližně 3 mm) nebo pro řezání černé oceli do tloušťky přibližně 1,5–3 mm.

Při řezání laserem záleží na mnoha parametrech – vlnové délce, velikosti ohniska, odstupu trysky, typu proudění, typu procesního plynu, tlaku plynu a rychlosti proudění, rychlosti řezací hlavy, výkonu laseru, frekvenci pulzů. Průsečík správných hodnot nám zajistí čistý a efektivní řez.

Ukázka řezů – nerezová ocel
Ukázka řezů – měď (procesní plyn N2)

Jak je to s vlnovou délkou?

Každý materiál absorbuje laserové záření efektivně pouze s určitou vlnovou délkou. Mezi nejběžněji používané vlnové délky patří:

  • vlnová délka 1 064 nm – pro dva nejběžnější typy pevnolátkových laserů založených na jiném aktivním prostředí:
    o vláknový laser – jako aktivní prostředí zde slouží vlákno dopované ionty ytterbia, rezonátor je vytvořen pomocí Braggových mřížek, které fungují na principu rozdílného odrazu;
    o Nd:YAG – aktivní prostředí tvoří krystal Yttrium-Aluminium-Granat (yttrito-hlinitého granátu), který je dopován ioty neodym;
  • vlnová délka 10 060 nm - pro plynový CO2 laser.

Záření o vlnové délce 1 064 nm je vhodné pro řezání různých typů kovů, které vykazují v této oblasti vlnových délek vysokou absorpci. Než došlo ke zlevňování vláknových laserů, využívaly se k řezání kovů rovněž CO2 lasery. Použití této vlnové délky pro řezání plastů je obtížnější, neboť může docházet k lokálnímu zčernání povrchu plastu.

Při využití vlnové délky 10 060 nm lze efektivně řezat kromě oceli i organické materiály, jako je useň, dřevo, keramika nebo polymery. Od tlouštěk přibližně 3 mm je již třeba využívat procesní plyn k odvodu roztaveného materiálu a tepla (např. dusík či vzduch). Využití CO2 laserů může být aplikačně náročnější z důvodu vedení laserového svazku pomocí soustavy zrcadel, které jsou náročnější na údržbu, nicméně kvalitou řezu mohou i v dnešní době převyšovat lasery vláknové.

Dokonalé nástroje i pro Evropu

Pro firmy, které pro svoji výrobu potřebují tuto technologii využívat, jsou dnes řešením ultralehké a velmi přesné průmyslové systémy pro laserové řezání. Jedním ze světových výrobců prémiových strojů pro laserové řezání je i HK Laser & Systems. Společnost doposud zaujímala pevné místo na trzích v Asii a USA. V současnosti – po 25 letech historie a 2 600 nainstalovaných systémech – vstupuje na evropské trhy. Zdejším výrobním firmám nabízí také celkové řešení pro zpracování plechů, sváření, odjehlování anebo automatizaci nakládání.

Pro své produkty získala několik ocenění, například Red Dot Design Award, Good Design Award a iF Product Design Award. Jedním z oceněných produktů je i vysokorychlostní řezací laserový systém, pro nějž je typická stabilita řezacího procesu a vysoká produktivita. S rychlostí až 65 m.min-1 je vhodný pro řezání kovových materiálů, jako ocel, nerez, hliník, měď, mosaz, ale i nekovových – dřevo, kůže, plasty. Jeho prostřednictvím lze řezat i velkoplošné plechy o rozměrech 8 096 x 2 504 mm.

Charakteristika

  • Nízká energetická náročnost
  • Vysoká přesnost polohování ±0,1 mm
  • Výkon až do 10 kW
  • Možnost řezání pod stlačeným vzduchem
  • Možnost selekce typu laseru – CO2, vlákno (fiber), disc

Lascam

Jan Řeřucha

Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 180135
Datum: 07. 02. 2018
Rubrika: Trendy / Spojování a dělení
Autor:
Firmy
Související články
Harmonizace ve svařování

Mezinárodní harmonizace norem a pravidel pro svařování je důležitá z mnoha důvodů. Primárním důvodem je skutečnost, že svařování je považováno za "zvláštní proces" (EN ISO 9001), při kterém nelze zcela zjistit jakost po skončení procesu inspekcí, ale jakost musí být sledována před i v průběhu celého procesu svařování.

Laserová technologie Platino pro každého

Nová verze fiber laseru Platino od italského výrobce Prima Power je jeden z nejúspěšnějších produktů z celého portfolia společnosti. 2D laser postavený na více než konsolidované platformě ze syntetického granitu má na kontě více než 2 000 instalací po celém světě. Stroj byl vybaven a aktualizován důležitými technologickými inovacemi, které přispívají k tomu, že je ještě rychlejší, spolehlivější a produktivnější.

Revoluce ve svařování laserem

Nejnovější technologie firmy Trumpf BrightLine Weld pro pevnolátkové lasery umožňuje svařování s nízkým rozstřikováním při rychlostech pohybu, které lze v dnešní době dosáhnout pouze pomocí CO2 laserů. BrightLine Weld umožňuje svary s částečným průvarem pro svařence s přenosem síly nebo svary s úplným průvarem pro svařování trubek a profilů. Tato technologie umožňuje výrazné zvýšení produktivity a energetické účinnosti. Vysoce kvalitní svarové švy se projevují vysokou mechanickou pevností vyrobených dílů. Minimalizované rozstřikování snižuje znečištění obrobku, upínacích zařízení a rovněž optiky. Výsledkem je zkrácení prostojů stroje, méně oprav dílů, vysoká životnost pracovní optiky a následkem toho podstatné snížení nákladů.

Související články
Řezání vysokým tlakem

Pro řezání drobných a kompletních tvarů kombinovaných (složených) materiálů nebo oceli používá řada podniků řezání vysokoenergetickým kapalinovým paprskem s abrazivem. Na trhu jsou nyní nabízeny tři rozdílné stroje, od základního modelu až po vysoce rychlostní variantu.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Kvalifikace svářečského personálu

V čem spočívají rozdíly v kvalifikaci svářečského koordinačního a inspekčního personálu podle různých předpisů, jako jsou normy EN či kódy AWS a ASME BPVC? A čím je dána vzájemná zastupitelnost jednotlivých kvalifikačních systémů v jednotlivých předpisech? Odpovědět na tyto i další otázky je cílem tohoto článku.

Oscilující paprsek laseru pracuje přesněji

Univerzálním nástrojem naší doby je laser, kterým je možné bezdotykově opracovávat téměř všechny materiály. Ještě lépe a přesněji se podaří materiály řezat nebo gravírovat, když paprsek laseru kmitá.

Nová generace polovodičových laserů s diamantovým sendvičem

Vědci z univerzity ve Stuttgartu ukázali cestu pro novou generaci polovodičových laserů. Tyto mají být zejména výkonnější a použitelné v nových oblastech. Lasery jsou založeny na diamantovém sendviči.

Aktuální možnosti v laserovém svařování

Laserové svařování lze v dnešní době považovat za velice moderní technologii. Vysoké svařovací rychlosti, štíhlý svar a z toho plynoucí výhody jsou pozitiva, která umožnila začlenění této metody do progresivních výrobních technologií. Tento článek si klade za cíl představit aktuální možnosti laserových svařovacích technologií.

Průmyslové využití nejvýkonnějších laserů

Již několik desetiletí jsme svědky postupného nabývání významu a upevňování pozice laserů nejen v průmyslových provozech, ale i ve zdravotnictví, metrologii a mnoha dalších oblastech. Na stránkách tohoto vydání je uvedeno hned několik možností jejich využití, všechny jsou však velmi vzdálené možnostem laserů vyvíjených v centru HiLASE. V Dolních Břežanech u Prahy totiž vyvíjejí „superlasery“.

Metody spojování využívající principy plastické deformace

Součástí automobilů je množství nejrůznějších dílů, k jejichž výrobě se používají různé technologické procesy a široké spektrum materiálů. Technologie jako svařování, lepení a mechanické spojování jsou obvykle používány ke spojování jednotlivých dílů během montáže automobilu. Ačkoliv je technologie svařování velmi rozšířená, může svou podstatou ovlivňovat celkovou kvalitu spojovaných částí, jejich přesnost a spolehlivost. Vynaložená energie a síla potřebná pro spojování je při použití lepení nebo mechanických spojů vždy nižší než při svařování. Přitom stále rostou požadavky na vyšší stupeň deformace, produktivitu práce a na nižší náklady spojovacích operací.

Autogen, plazma či laser?

Ať ve strojírenském, elektrotechnickém, potravinářském, chemickém či důlním průmyslu, nebo ve stavebnictví, zemědělství a mimo jiné také při výrobě dekoračních předmětů, tam všude nacházejí uplatnění CNC stroje pro termické dělení materiálů.

Trhací nýty pro vysoké zátěže

Strukturální trhací nýty jsou ideální alternativou ke svařování nebo šroubovému spojení. Bezpečně a rychle se instalují a nabízejí značné výhody z hlediska smyku, tahu a dynamického zatížení. Použití strukturálních trhacích nýtů M-Lok při montáži rámů strojů a strojních součástí umožnilo firmě Zahoransky zkrátit jejich výrobní časy.

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.

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.

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