Pokročilé výkonové laserové technologie
Technologie využívající laser ke svařování, vrtání, řezání nebo kalení materiálů patří v dnešní době mezi progresivní a perspektivní metody umožňující výrobním subjektům zvyšovat přidanou hodnotu svých výrobků nebo vyvíjet výrobky nové, jinými metodami nevyrobitelné. Strojní a technologická náročnost však brání hlavně malým a středním podnikům si taková zařízení pořídit. Jejich ekonomický přínos není okamžitý, poněvadž je třeba zdokonalovat postupy a zejména u laserového svařování provádět řadu technologických zkoušek. Také z těchto důvodů vzniká v ÚPT pracoviště, které bude nabízet využití nejpokročilejších laserových technologií i formou služby.
Téma: Pokročilé výkonové laserové technologie
Princip laserového svařování využívá vysoké hustoty energie (řádově 107 W.cm-2) v ploše ozářené svazkem, která způsobí okamžité odpaření materiálu s minimální tepelnou disipací do okolního objemu. Vytváří se tak válcová dutina vyplněná parami kovu o takovém tlaku, že brání slití tekutého kovu na stěnách dutiny. Pokud se paprsek vhodnou rychlostí pohybuje po povrchu, dutina sleduje pohyb paprsku a lze tak v porovnání s jinými metodami dosáhnout velmi štíhlého svaru s průvarem do velké hloubky. Proces nemusí probíhat ve vakuu – do místa svaru je přiváděna vhodná ochranná atmosféra k potlačení oxidace svarové lázně. Pokud je souběžně s paprskem přiváděn do místa tavení procesní plyn s vyšším tlakem, kapalný kov je ze spáry vytlačován a místo svařovací dochází k řezání materiálu. Oproti ostatním tepelným metodám svařování či dělení minimalizuje užití laseru tepelné ovlivnění materiálu a tím i jeho následné deformace.
V ÚPT je využíván vláknový laser, ke kterému jsou optickým vláknem připojeny dvě technologické aplikační hlavy pro dělení a svařování materiálů. Řezací hlava je na rameno robota upevněna přes vlastní nezávislou lineární osu, která pomocí zabudovaného zpětnovazebního systému udržuje konstantní odstup řezné trysky od materiálu, což je jeden z kritických požadavků na řezný proces. Svařovací hlava je vybavena koaxiální kamerou pro přímý pohled na probíhající svařovací proces. Polohování aplikačních hlav zajišťuje šestiosý robot, a doplňkové polohování opracovávaného dílu vzhledem k robotickému ramenu obstarává dvouosé polohovadlo napojené na řídící systém robota. Systém tak umožňuje nejvyšší možnou flexibilitu polohování.
Parametry systému jsou následující:
- výkon laseru 2kW,
- dosah robota 1,6 m,
- nosnost polohovadla 250 kg,
- maximální hloubka průvaru cca 5 mm,
- maximální síla řezu cca 5mm,
- procesní rychlost do 10 m/min.
Příklady využití výkonového laseru:
- laserové svařování přeplátováním dvou a více plechů do celkové síly 5 mm, svary natupo do celkové síly 5 mm, svařování dílů ve formě rovných plechů, výlisků, profilů a trubek, svařování materiálů z uhlíkové a nerezové oceli, titanu a dalších kovů a slitin, svařování materiálů s povrchovou úpravou jiným kovem (zpravidla Zn, Al),
- laserové dělení materiálů ve formě rovných plechů, výlisků, profilů a trubek do síly cca 5 mm, materiálů zhotovených z uhlíkové a nerezové oceli, titanu a dalších kovů a slitin, materiálů s povrchovou úpravou jiným kovem (zpravidla Zn, Al) nebo s ochrannou fólií,
- laserové vrtání otvorů do kovových a keramických materiálů se při použití laseru v pulzním režimu vyznačuje vysokou štíhlostí (až 1:30),
- bodové a maloplošné povrchové laserové kalení materiálů schopných vytvářet martenzitickou strukturu, a to do hloubky cca 1 mm,
- technologické a prototypové zkoušky pro testování nových postupů,
- výzkum svařovacího procesu zaměřený na diagnostiku laserového svařovacího procesu, aktivní řízení svařovacího procesu a studium svařitelnosti materiálů.
Kontakt: Ing. Petr Jedlička, Ph.D.
E-mail: jedla@isibrno.cz,
tel: +420 541 514 327
Podrobnější informace: http://www.isibrno.cz
