Témata
Reklama

Natavování laserem s indukčním předehřevem

U řady strojírenských technologií se využívá výkonových laserů pro natavení materiálů nebo jejich povrchových vrstev, a to ať už pro svařování, nebo pro tepelné povrchové úpravy materiálů (od zušlechťování povrchových vrstev přes místní vytvrzování až po navařování).

Ohřev laserovým paprskem má své specifické vlastnosti, které nelze plně nahradit žádným jiným způsobem. Fokusací paprsku lze dosáhnout v extrémně krátkém čase takových hodnot hustoty energie a teplot v místě dopadu paprsku na materiál, kdy se ještě nestačí uplatnit pomalé procesy vedení a sálání tepla. Energie laseru je navíc dokonale sterilní, nepřináší do ohřívaného místa žádné nečistoty a ohřev lze realizovat i ve vakuu nebo naopak za přivádění pracovního plynu. Vysoký teplotní gradient při zpracování laserem a následném chladnutí dílů může však vést při tepelném pnutí některých materiálů ke vzniku různých mikrotrhlin. Tomu se dá zabránit podle druhu technologie vhodným předehřevem materiálu, doposud většinou prováděným v průmyslových pecích. Takový postup není však pro pomalost předehřevu ve srovnání s vlastními sekundovými operacemi laseru příliš efektivní. Ve Fraunhofer Institutu Werkstoff- und Strahltechnik IWS v Drážďanech vyvinuli proto pro předehřev dílů indukční metodu, která oproti předehřevu v peci vykazuje i nižší investiční náklady a energetickou náročnost a navíc jen minimálně tepelně ovlivňuje okolní zónu prováděné operace.
Při laserovém svařování se nebezpečí vzniku trhlinek ve struktuře svaru váže na vyšší obsah uhlíku u svařovaných materiálů, u uhlíkových ocelí nad limitem C 0,25 % a u legovaných ocelí při obsahu uhlíku už nad 0,20 %. Indukčním předehřevem se dá dosáhnout nižšího teplotního gradientu a příznivější rychlosti ochlazování, což se na svaru projevuje jeho jemnozrnnou beztrhlinkovou strukturou. V IWS vyvinuli pro tento účel rovněž speciální kompaktní laserové zařízení s induktorem, jehož princip v současné době využívá automobilka Ford při sériové výrobě hnacích hřídelů převodovek, svařovaných ze tří dílů materiálové kombinace C38/26Mn5. Svařování touto metodou přináší oproti klasickému svařování vyšší pevnost v krutu a celý postup je i cenově výhodnější.
Vysoké odolnosti proti opotřebení bylo za pomoci indukčního ohřevu dosaženo při laserovém povrchovém ledeburitickém přetavení litinových dílů, kde oproti dřívějšímu postupu s natavením metodou WIG se získala daleko jemnější struktura materiálu i jeho jakostnější povrch. Natavená vrstva dosáhla podle zadání úkolu hloubky 0,1 - 1 mm při přírůstku tvrdosti větším než 100 HV, přičemž celý průběh procesu je možné optimálně řídit pro dosažení jemné beztrhlinkové pravidelné ledeburitické struktury.
Na stejném principu kombinace laseru a indukčního předehřevu jsou založené i procesy jakostního beztrhlinkového navařování u martenzitických ocelí, jako jsou kupříkladu oceli C45, 42CrMo4, 40Mn4 nebo 90MnCrV8, a to i při navařování vrstev křehčích materiálů. Indukční ohřev hraje důležitou roli i při navařování na substrát se špatnou svařitelností, jak ve Fraunhofer Institutu IWS prokázaly zkoušky s navařováním vrstvy Deloro 60 (60 HRC) na zušlechtěnou ocel, kde se tímto způsobem podařilo zvýšit rychlost povlakování až na desetinásobek oproti jen samotnému laserovému navařování bez předehřevu.
Indukční předehřev je výhodné používat i při povrchovém kalení laserovým paprskem, a to zvláště u jemnějších tenkých dílů nebo rotačních profilových dílů, kde oproti dřívějšímu jen indukčnímu kalení dává kalení laserem za indukčního ohřevu rovnoměrnější rozložení vytvrzené vrstvy u tvarových detailů.
Reklama
Reklama

Rozdílné mechanické vlastnosti

Jsou ale i další požadavky, které je třeba při natavování laserem respektovat. U celé řady součástí strojírenského charakteru - třeba klikových a vačkových hřídelů, ozubených kol, stěn válců spalovacích motorů nebo jiných namáhaných dílů - jsou kladeny značně rozdílné požadavky na vlastnosti povrchu výrobku a jeho jádra. Povrch musí být odolný proti korozi, jádro musí odolávat mechanickému namáhání. Konstrukční materiál by měl většinou vykazovat značnou houževnatost při velké povrchové tvrdosti. A jakou roli přitom může hrát u laserových operací právě průběh indukčního ohřevu, umožňuje ověřit víceúčelový komplex LIHM 1000, sestavený v IWS z pětiosého pohybového mechanismu s řízením Siemens 840 D, dvojice plynových CO2 laserů o výkonu 6 a 20 kW a 80kW indukčního generátoru, který nabízí manipulační prostor 720 x 330 x 400 mm. Přitom se pro úplnost ověřovacích zkoušek uvažuje o doplnění tohoto systému i o jiné typy laserů, ať už pevnolátkových nebo výkonových diodových, s vyzařováním na jiné délce vlnového spektra, a tedy i s rozdílnou kvalitou a fokusací laserového svazku.
O tom všem poskytne informace letošní 15. mezinárodní veletrh laserové techniky a optoelektroniky Laser 2001, který se koná na novém mnichovském výstavišti od 18. do 22. června. Pokud se na návštěvu veletrhu chystáte i vy, řadu užitečných služeb vám může poskytnout ještě před cestou brněnská společnost Expo-Consult & Service, zastoupení Mnichovských veletrhů v České republice.
Reklama
Vydání #5
Kód článku: 10506
Datum: 09. 05. 2001
Rubrika: Výroba / Spojování a dělení
Autor:
Firmy
Související články
Inovovaná fiber laserová centra

Dnešní výrobci plechových dílů vyžadují vysoce flexibilní, efektivní a inteligentní řešení. Nové inovace ve výrobě vláknového laseru Prima Power byly navrženy a vyvinuty tak, aby splňovaly tato očekávání. Platino Fiber Evo je nejnovější verzí platformy Platino s více než 2 000 instalací po celém světě, vylepšenou o důležité technologické inovace.

Největší předváděcí centrum laserů a CNC strojů

Časům nakupování průmyslových strojů naslepo, bez osobního vyzkoušení a podrobné znalosti strojů, provozních nákladů a potřeb, již „odzvonilo“.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vrtáky QTD s tvrdokovovými destičkami vyrobené aditivní technologií

Dny, kdy přesné nástroje a aditivní výrobní strategie spolu neměly nic společného, jsou minulostí. Vrták Mapal řady QTD s tvrdokovovým hrotem, nástroj vyrobený pomocí aditivní výroby s LaserCUSING systémem od Concept Laseru, to prokázal. Je to poprvé, kdy specialisté na přesné nástroje z Aalenu vyrábějí vrtáky aditivně a s velmi dobrými výsledky. Dr. Dirk Sellmer, vedoucí výzkumu a vývoje v Mapalu, vysvětlil důvody, které vedly k novému vývojovému úkolu a využití nové geometrické volnosti v konstrukci složitých dílů.

Soustružení abrazivním kapalinovým paprskem zvyšuje trvanlivost

Soustružení abrazivním vodním paprskem je technologie, která spojuje kinematiku konvenčního soustružení s abrazivním vodním paprskem jako nástrojem. Toto spojení je výhodné zejména při obrábění těžkoobrobitelných materiálů, např. titanových slitin, kde nahrazuje hrubování konvenčním soustružením řezným nástrojem.

Startovní výstřel pro kovozpracování a subdodavatele

Veletrhy Intec a Z 2021, které se budou konat v příštím roce od 2. do 5. března, opět promění Lipsko v centrum strojírenství a evropského subdodavatelského průmyslu. V nelehkých dobách nabídnou důležitou pomůcku pro orientaci v zásadních změnách, kterými průmysl prochází. Vystavovatelé z Česka mají na veletrzích Intec a Z ty nejlepší předpoklady navázat, či dále prohloubit obchodní vztahy s významnými společnostmi z Německa a celé Evropy. Ministerstvo průmyslu a obchodu plánuje společnou expozici českých firem v rámci programu na podporu exportu.

Ochrana před teplem, zářením a jiskrami

Společnost Mewa vyvinula třetí variantu ochranného oblečení pro svařování. Nová bezpečná řada z kolekce Mewa Dynamic nabízí volnost pohybu, pohodlí a slušivý vzhled i při náročné práci.

Spolehlivé odstranění otřepů po pálení

Pardubická Obchodní společnost TVK se specializuje na zakázkovou výrobu přesných tvarových výpalků z plechu laserem, plazmou a autogenem. Díly po plynovém pálení standardně dodávají očištěné. Před necelými dvěma roky byl na odstraňování strusky a otřepů po pálení pořízen stroj Lissmac. "Stroj šetří čas, ale hlavně ruce pracovníků," říká jednatel společnosti TVK Pavel Tužil.

Již druhý hybridní stroj WeldPrint

Kovosvit MAS ve spolupráci s ČVUT vyvinul již druhý tzv. hybridní stroj pod obchodním názvem WeldPrint. Jde o technologii 3D tisku z kovu plně vyvinutou v České republice patřící do kategorie Hybrid Manufacturing (HM). Umožňuje vytvářet kovové dílce navařováním pomocí elektrického oblouku a jejich obrábění v jednom pracovním prostoru s výrazně menšími náklady než u jiných technologií 3D tisku z kovu. Nový stroj bude díky nižší pořizovací ceně dostupnější než jeho předchůdce.

Zcela jiné možnosti s aditivními technologiemi

Nadnárodní společnost General Electric napříč všemi svými dceřinými společnostmi neustále prohlubuje obrovské know-how. Vlastní zkušenosti s vývojem aditivně vyráběných částí zejména pro potřeby leteckého průmyslu přesahující již dvě dekády daly podnět ke vzniku zákaznického centra. GE Additive otevřela v roce 2017 zákaznické centrum (Customer experience center – CEC) kousek od Mnichova, kde firmám nabízí pomoc s nelehkými začátky s aditivními technologiemi.

Od ruční pilky k laseru

Laserové zpracování plechů, ohýbání trubek, robotické svařování, CNC obrábění, povrchové úpravy a mnoho dalšího. To je výčet hlavních činností západočeské strojírenské firmy Baumruk & Baumruk. Vyrábějí se zde sériové součásti dle výkresové dokumentace, včetně dodávky přímo k zákazníkovi – ať už pro stavební a výrobní stroje, operační stoly, či třeba drážní vozidla. Nejen na to, jak v době extrémní konkurence lze dosáhnout v oboru úspěchu, jsme se zeptali Ing. Martina Baumruka, jednatele firmy.

S MES systémy k vyšší efektivitě

Další konference z produkce společnosti Controller Institut, která se věnuje vzdělávání v oblasti controllingu a podnikových financí, s názvem Výroba v detailu se konala v Plzni a účastníkům vedle hodnotného programu v přednáškové sekci byl umožněn také vstup do výrobních prostor společnosti Doosan Škoda Power. Konference je primárně určena výrobním ředitelům a manažerům, technickým ředitelům či mistrům výroby, kterým představuje řešení pro efektivní řízení výroby ale také např. zaměstnanců.

V nejisté době je univerzálnost řešením

Automatizace průmyslových procesů řeší problémy s nedostatkem kvalifikované pracovní síly, nahrazuje fyzicky namáhavou či zdravotně škodlivou činnost, snižuje chybovost lidského faktoru, zkracuje výrobní časy a v konečném důsledku přispívá ke zvýšení kvality a zisku. Nejen toto je pro ředitele společnosti Acam Solution Ing. Pavla Bortlíka a jeho tým motivace, ale i zábava. Za relativně krátkou dobu na trhu se firma stala, ať už napřímo, či přes své obchodní partnery, dodavatelem společností jako Volkswagen, Toyota, Olympus, Škoda Auto, Edwards, TE, BOSH, Heinze Gruppe, Woco STV či Fanuc a nyní přichází s řešením vhodným nejen pro velké výrobce, ale také pro malé a střední podniky – s univerzální robotickou buňkou HXG. Důležitým komponentem v této buňce je mimo jiné systém pro upínání nulového bodu VERO-S od společnosti Schunk.

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