Témata
Reklama

Laserové svařování jako inovace napříč průmysly

Všeobecný tlak na automatizování výrobních procesů a udržení jejich stability řadí postupný přechod na laserové svařování mezi nezbytné kroky k inovaci. Dnes už svařování laserem používá celá řada výrobních závodů ze širokého spektra průmyslů včetně automobilového, leteckého, lékařského a dalších. Laserové svařování se stává stále více preferovanou technologií napříč veškerými odvětvími v průmyslu hlavně kvůli tomu, že svar vzniká intenzivním lokálním zahřátím materiálu ve velmi krátkém čase – v řádu milisekund.

Svary provedené laserem se vyznačují vysokou kvalitou, pevností, uspokojivým vzhledem povrchu, a především malou oblastí působení tepla. Významnou roli zde zaujímají laserové zdroje typu fiber, které v  posledních letech nahradily již zastaralé CO2 zdroje, a to hned v  několika aplikacích. Zároveň disponují velkou řadou výhod oproti Nd:YAG laserům a tuto technologii jasně předurčují jako jasného lídra ve světě laserových zdrojů.

Při svařování se používá metoda povrchového svařování nebo hloubkového, tzv. keyhole svařování. Základní rozdíly mezi oběma způsoby svařování jsou popsány níže:

Při povrchovém svařování laserový svazek roztaví sousední části dílů podél společné spáry. Roztavený materiál se promísí a tuhnutím se vytvoří svar. Typickým příkladem může být rohový svar na viditelné straně krytů přístrojů. Laserové svary nevyžadují žádné speciální post úpravy, jako je broušení či leštění. Hloubka takového provaru je závislá na tepelné vodivosti svařovaného materiálu a pohybuje se od jednotek desetin milimetru do 2 mm.

Hloubkové, tzv. keyhole svařování se vyznačuje velkou hloubkou provaru až 25 mm u černé oceli. Při plošné hustotě výkonu cca 1 mW.cm-2 dochází k rychlému tavení materiálu a zároveň ke vzniku výparů. Vzniklé páry tlakem vytlačí roztavený kov do stran a unikají směrem vzhůru, díky tomu dochází k postupnému dopadu laserového paprsku hlouběji do vzniklé kapiláry. Hluboký provar vzniká i díky násobnému odrazu laserového paprsku v kapiláře. Roztavený materiál dokáže absorbovat takřka veškerou laserovou energii, a tím narůstá efektivita svařovacího procesu. Díky vysoké rychlosti je výsledkem velmi malá tepelně ovlivněná zóna a minimální narušení materiálu.

Reklama
Reklama
Reklama
Svařování bez přídavného materiálu

Důležitost přípravkování a upínání jednotlivých částí ke svaření

Příprava pro automatizované svařování pomocí laseru s sebou kromě návrhu svarů jako takových, určení svařovacích parametrů, vytvoření programu a seřízení stroje – nese i přípravu upínacích přípravků. Samotné přípravkování však může být v mnoha případech složitější nežli návrh a provedení svaru samotného.

Mezi základní funkce přípravku patří schopnost jasně definovaného založení obrobku, vždy stejného upnutí a zajištění přesnosti polohování mezery mezi díly, s odchylkou nižší než 0,1 mm. Přípravek také vyvažuje výrobní tolerance, například vyrovnáním rozměrových odchylek, které vznikají v předcházejících výrobních krocích. V některých případech slouží také k přivádění ochranného plynu do místa svařování.

Automatizované laserové řešení na svařování

Návrh a výroba upínacích přípravků jsou velmi důležitou součástí přípravy pro automatizovaný proces laserového svařování. Vývoj komplexních fixtur může zabrat i týdny a vyplatí se v případech středních i velkých sérií výroby. Pro maloobjemovou výrobu dává automatizované svařování smysl, pokud je možné upínací přípravek zhotovit jednoduše a rychle.

Laserové svařovací automaty od společnosti Lascam systems se vyznačují intuitivním a konfigurovatelným uživatelským rozhraním ILP (Integrated Laser Processing Software), který je zobrazen na ergonomickém panelu HMI. ILP umožňuje snadný monitoring a reporting práce a údržby. Uživatel je díky tomu schopen řídit všechny důležité procesy v průběhu svařování. Systém je dimenzován pro výkon zdroje 5 kW a rychlost svařování 70 cm.s-1 a lze jej rozšířit až na 10 kW. Nedílnou součástí stroje je i návrh a výroba přípravků a v případě potřeby také změny v konstrukčním řešení stroje tak, aby zcela vyhovoval výrobě zákazníka. Součástí dodávky kompletního stroje je záruční a pozáruční servis lokálními servisními techniky.

Systém Scout – laserová svařovací hlava s rozmítáním

Zařízení lze konfigurovat pro plně automatizovaný, poloautomatický nebo ruční provoz zakládání. Svařovací automat lze také vybavit speciálně navrženou laserovou hlavou s rozmítáním Scout. Systém Scout umožňuje pomocí zabudované kamery uvnitř optiky identifikovat pozici dílů a upravit trajektorii svařování tak, aby byl svar proveden přesně. Před svařováním proběhne stoprocentní kontrola založeného kusu, porovnání s programem, vyhodnocení a případné úpravy svařovací trajektorie.

Lascam systems

Jan Vlček

info@lascam.cz

www.lascam.cz

Reklama
Vydání #10
Kód článku: 181051
Datum: 25. 09. 2018
Rubrika: Trendy / MSV 2018
Autor:
Firmy
Související články
Výrobní laserové technologie

Výrobní laserové technologie lze dělit mnoha způsoby-, podle použitého výkonu, délky pulzu nebo interakce s materiálem. Nejjednodušší způsob rozdělení laserových technologií je do tří skupin: dělení a odebírání materiálu, spojování materiálu a úprava povrchu materiálu. Vzhledem k rozmanitosti využití laseru není toto dělení zcela jednoznačné a existuje několik dalších technologií, které se nacházejí mezi těmito kategoriemi.

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?

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.

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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Automatizace lidem práci nebere

Automatizaci se ve firmě Kovosvit MAS věnují od roku 2013. Z původního projektu vznikla samostatná divize MAS Automation a na letošní rok má plánované téměř dvojnásobné tržby oproti roku 2017. V porovnání s plánovaným obratem celého Kovosvitu jsou tržby divize zatím nevýznamné, ale průměrný růst divize o dvě třetiny ročně dokládá, že automatizace má v podniku ze Sezimova Ústí zelenou.

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.

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.

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.

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.

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.

Předúprava oceli nízkoteplotním plazmatem pro zvýšení pevnosti lepeného spoje

V příspěvku jsou shrnuty výsledky výzkumu vlivu plazmochemické předúpravy vzorků oceli DC01 na výslednou pevnost lepeného spoje. Pro předúpravu povrchu vzorků oceli byla použita RF štěrbinová tryska generující plazma. Jako pracovní plyn byl použit argon a argon v kombinacích s dusíkem nebo kyslíkem. Vliv plazmové předúpravy na povrch oceli byl vyhodnocen pomocí měření kontaktních úhlů a výpočtu volné povrchové energie. Po slepení vzorků oceli pomocí běžně užívaného lepidla Weicon Flex 310M HT200 byly testovány výsledné vlastnosti lepeného spoje pomocí standardních mechanických odtrhových testů podle ČSN EN 1465.

Lasery pro značení plastů, řezání skla, svařování mědi

Nejen na veletrhu v Mnichově, kam přehlídka laserů z podstaty patří, představila společnost Trumpf lasery s různými možnostmi aplikací. Potkáme je i na brněnském veletrhu.

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