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
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.

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.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

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.

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.

Jak se stát leaderem ve výrobě důlního zařízení

Moravská společnost Ferrit, s. r. o., se za 25 let působení v těžařském průmyslu stala světovou firmou v projektování a výrobě důlní závěsné dopravy. Zároveň je průkopníkem v oblasti vývoje a výroby důlních akumulátorových lokomotiv a jako jediná na světě vyrábí speciální lokomotivu, tzv. lokobagr, pro údržbu a čištění kolejové tratě a prostoru kolem kolejiště v hlubinných šachtách. Jejich stroje pracují v uhelných a rudných dolech napříč všemi kontinenty.

Lokální, přesto světový Intertool 2016

Začátkem května 2016 se uskutečnila v celém areálu výstaviště Messe Wien přehlídka průmyslového sektoru. V hale A stejného výstaviště se konala výstava Smart Automation Austria. Souběžně probíhající akce Intertool v halách A a B trvala o den déle a těšila se nebývalé návštěvnosti.

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.

Nové úkoly v technologii vodních paprsků

Jednou za dva roky pořádá Oddělení desintegrace materiálů Ústavu geoniky Akademie věd ČR konferenci o technologii vysokorychlostních vodních paprsků. Letos organizátoři pro své setkání vybrali nádherné a inspirativní prostředí Lednicko-Valtického areálu, zapsaného do seznamu světového a kulturního dědictví UNESCO. V pořadí již pátá konference této série přitáhla pozornost mnoha zahraničních a tuzemských odborníků.

Lepení ve výrobě karoserie

Lepení patří k velmi dynamicky se rozvíjejícím odvětvím spojování materiálů. Jeho rozvoj v automobilovém průmyslu je dán komplexními požadavky na karoserii, vývojem nových materiálů a jejich povrchových úprav i zvyšujícími nároky na užitné vlastnosti skeletu vozu. Vnitřní i vnější konstrukce moderních vozidel tvoří celá řada speciálních kovových i nekovových materiálů a plastů, které je nutné fixovat a u nichž konvenční technologie spojování již nedostačují.

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