strojírenství
Laserové robotické pracoviště v KSK
Technologický park společnosti KULIČKOVÉ ŠROUBY KUŘIM, a. s. byl obohacen o vývojové
pracoviště povrchových úprav, disponující laserem s možností výměny laserových hlav. Technologie laserového robotizovaného pracoviště jsou laserové kalení, navařování a svařování.
Od loňského roku, kdy jsme začali laserové robotické pracoviště používat, jsme provedli mnoho
zkoušek, a o výsledcích některých z nich se s vámi
v tomto příspěvku podělíme.
Oproti klasickým způsobům ohřevu včetně kalení indukčního, je u laserové technologie výrazně
menší celkové vnesené teplo. Proto se k chlazení
kalených dílů nepoužívá vnější prostředí, např.
voda, ale postačí vnitřní odvod tepla, kdy se teplo
Vybavení pracoviště:
●●Šestiosý robot Motoman s pracovním rozsa-
hem 2000 x 7000 mm
polohovadlo – nosnost 1000 kg,
upínací průměr 200 mm, protočný průměr
800 mm, max. délka upnuté součásti 6000 mm
●●D vouosé polohovadlo – nosnost 250 kg,
velikost obrobku průměr 1200 mm
●●Pevný přípravkový stůl – rozměr 1000 x 1000 mm
Laser:
●●Maximalní výkon laserového paprsku 6 kW
●●Průměr laserového vlákna 600 μm
●●Vlnová délka 1030 nm
●●Jednoosé
Obr. 3: Grafit je před i po kalení ve stejné stavu
Obr. 1: Kalicí hlava v držení 6osého robotického
ramene v akci
rozptyluje do těla kalené součásti. Tím pádem je
ochlazování dílu pro materiál více šetrné, a díl po
kalení není namáhán tak vysokým vlastním napětím
s rizikem výskytu trhlin. Zdroj energie, tedy kalicí
hlavu „drží“ 6osé robotické rameno, kalený kus je
upnut v polohovadle. Proto mohou být laserem
kaleny tvarově i velmi náročné díly, a není třeba
žádných dalších přípravků nebo speciálních pomůcek, jako například induktorů při indukčním kalení.
Ke kalení se používá skenovací hlava. Používáme
dva režimy pro kalení, a to režim konstantní teploty
povrchu a režim konstantního vneseného výkonu.
Šíře pásu zakalení je minimálně 2,5 mm a maximálně
40 mm. Vzhledem k velmi malým deformacím dílů
po kalení je možné některé součásti obrobit za
„měkka“ i bez přídavků na dokončovací obrábění.
Například deformace hřídele Ø 50 mm po kalení
laserem z materiálu 42CrMo4 s povrchovou tvrdostí
přes 60 HRC nepřesáhne hodnotu 7 μm. Jak již bylo
řečeno, laserové kalení nese nízké riziko vzniku trhlin,
protože zatěžuje materiál malými vlastními napětími.
V neposlední řadě i z této příčiny je tato technologie
vhodná i ke kalení grafitických litin (zejména litiny
s kuličkovým grafitem, ale i šedé litiny), které jsou
Obr. 5: Robotické navařování kroužku laserem
Obr. 4: Při navařování laserem na litinový díl není
teplem základový materiál téměř ovlivněn
Obr. 2: Kalení hřídele
oproti ocelím na vznik trhlin více náchylné. Výhodou
je též skutečnost, že se povrch dílu ohřeje velice
rychle, řádově v desetinách sekund, a nedochází
k vypalování grafitu. Ten v zakalené kovové matrici
zůstává jako samomazná složka a nedochází tak
k degradaci příznivých kluzných vlastností.
Na metalografickém výbrusu (viz obr. 3) je vidět, že
grafit je před kalením i po kalení ve stejném stavu.
V horní světlé zakalené části je dosaženo tvrdosti 611HB
(~57,5HRC), tmavší původní nezakalená část má tvrdost 292HB (~30,5HRC). Tvrdost po zakalení je dána
chemickým složením a dalšími parametry. U některých
vzorků bylo dosaženo tvrdosti 725HB (~67HRC).
Při navařování laserem dosahujeme dobrých
výsledků při opravách vad litinových odlitků. Na
obr. 4 metalografického výbrusu je vidět návar
na litinový díl, kde nebyl teplem téměř ovlivněn
základový materiál a návar má tvrdost 235HB
(~21,5HRC). ■
www.ks-kurim.cz
Obr. 6: Detail navařování kroužku laserem
Nabízíme volné kapacity na: laserové kalení, navařování i svařování
10/2014
17
Download

Laserové robotické pracoviště v ksk