Znalezienie drogi w różnorodności nazw

Lasera określa się według różnych kryteriów – niespecjaliście może się to szybko poplątać w świecie tych pojęć terminologicznych. Za pomocą zdań członowych chcemy ułatwić ich zrozumienie:

podział według stanu agregatu z medium aktywnym

Medium aktywne jest to substancja, w której powstaje promieniowanie laserowe (fotony).

Jeśli ta substancja będzie gazem (lub w praktyce mieszaniną gazów), wówczas mówimy o laserze gazowym.

Przykład: laser CO2

Jeśli substancja ta będzie substancją stałą (lub w praktyce mieszaniną substancji stałych), wówczas mówimy o laserze krystalicznym (ciała stałego).

Przykład: laser Nd:YAG

podział wg substancji medium

Medium aktywne jest to substancja lub mieszanina substancji, w której powstaje promieniowanie laserowe (fotony). Stąd też laser nazywa się zgodnie z pierwiastkami chemicznymi występującymi w tej substancji.

Przykład 1: laser Nd:YAG - zawierający neodym, itr, aluminium, granat. Promieniowanie laserowe jest generowane w neodymie.

Przykład 2: laser CO2 (dwutlenek węgla) - cząsteczki dwutlenku węgla wytwarzają promieniowanie laserowe. Laser ten jest laserem gazowym - w mieszaninie gazowej występują jeszcze inne gazy.

Podział wg wzbudzania

Do lasera musi być dostarczana energia, aby mogło powstać promieniowanie laserowe. Mówi się tu również o pompowaniu (wpompowywaniu energii).

Przykład 1: pompowanie lampowe - energia jest doprowadzana poprzez silne lampy błyskowe lub łukowe

Przykład 2: pompowanie o wysokiej częstotliwości - energia jest dostarczana w postaci fal radiowych

Przykład 3: pompowanie diodowe - tu wykorzystywane są lasery diodowe (laser półprzewodnikowy) w celu doprowadzenia do lasera potrzebnej energii. Laser „tak” - można zasilać go energią - jeśli się tego chce - laser dwustopniowy

Podział według właściwości wiązki – lasery o profilu wiązki wytwarzają równoległe promieniowanie świetlne o określonym profilu

Tak więc laser może wzbudzić plamkę np. okrągłą bądź prostokątną lub utworzyć pierścień.

Podział według właściwości wiązki - lasery o danej długości fali wytwarzają promieniowanie o bardzo dokładnej jej długości - jeśli więc długość fali będzie w zakresie

Która jest widoczna dla ludzi, to możemy powiedzieć również, że światło odpowiada dokładnie określonej barwie.

Przykład 1: laser UV (ultrafioletowy) - promieniowanie ma krótsze fale niż światło, nie możemy na nie patrzeć

Przykład 2: laser podczerwieni IR - promieniowanie ma dłuższe fale niż światło, nie możemy na nie patrzeć

Podział wg właściwości wiązki – lasery o osi czasowej mogą stale generować promieniowanie od momentu włączenia do wyłączenia lub pracować okresowo

A więc zmieniać ich moc wyjściową w czasie.

Przykład 1: laser „cw” (fala ciągła) – praca równomierna

Przykład 2: laser „pw” (fala pulsująca) o pracy impulsowej

Przykład 3: laser „ps” (pikosekundowy) generuje bardzo krótkie impulsy

Podział wg kształtów geometrycznych medium aktywnego

W urządzeniu laserowym znajduje się medium aktywne o określonym kształcie geometrycznym. Tak więc rozróżniamy:

przykład 1: laser prętowy

przykład 2: laser tarczowy

przykład 3: laser światłowodowy.

Zogniskowana laserowa wiązka świetlna trafia w przedmiot obrabiany, na głębokości poniżej 1 µm światło jest zamieniane na ciepło - przedmiot obrabiany jest nagrzewany przy powierzchni. Po upływie ok. 0,1 s materiał uzyskuje niemal temperaturę topnienia, ciepło rozchodzi się w wyniku jego przewodzenia do głębszych stref materiału. Dzięki ruchowi względnemu wiązki dany jest pewien określony czas oddziaływania, po czym ciepło istniejące w strefie przypowierzchniowej kierowane jest bardzo szybko do głębszych warstw części obrabianej – w ten sposób następuje powstawanie szybkiego chłodzenia niezbędnego do tworzenia się martenzytu. Efektem tego jest ścieżka utwardzona. Jeśli ma być zahartowana większa powierzchnia, uzyskuje się to poprzez wiele ścieżek.

Proces jako hartowanie z połyskiem metalicznym może być przeprowadzony w atmosferze gazu ochronnego. Zaletą jest to, że nie powstają żadne zgorzeliny, przeprowadzany proces utwardzania nie jest widoczny gołym okiem na obrabianym przedmiocie. Hartowanie laserowe jest często wykonywane bez dopływu gazu ochronnego. Powstają bardzo cienkie warstwy zgorzeliny trudne do zmierzenia. Są one łatwe do usunięcia na zahartowanej części stwarzając zaletę większego wykorzystania mocy lasera w procesie utwardzania (większa część wiązki jest absorbowana).

Jeśli proces będzie dokonywany przy większych zakresach mocy, wówczas materiał wytapia się, a następnie szybko krzepnie - wtedy mówimy o przetapianiu laserowym.

Jakie są korzyści podczas hartowania laserowego?

Ścieżki utwardzone w ten sposób mają, w zależności od parametrów procesu, szerokości od 0,1 do powyżej 10 mm, w ten sposób można osiągnąć głębokość utwardzenia ponad 1 mm. Proces utwardzania powierzchniowego posiada następujące zalety:

  • bardzo niewielkie zniekształcenia,
  • często z możliwością zastosowania przy elementach obrobionych na gotowo,
  • nie wymaga ośrodka schładzającego,
  • bardzo czysto,
  • szybko i bezstykowo,
  • możliwość osiągnięcia najwyższych wartości twardości,
  • też utwardzania cząstkowego i uzasadnionego,
  • hartowanie nawet w trudno dostępnych miejscach,
  • przebieg hartowania dobrze dostosowywany do geometrii elementu oraz

dający się łatwo zintegrować do procesu produkcyjnego o charakterze ciągłym.

Przykłady zastosowania hartowania laserowego:

Hartowanie laserowe może być wykorzystywane w uzasadnionych przypadkach, gdzie mają być utwardzone tylko niektóre strefy przedmiotu, takie jak np.:

  • krawędzie tnące,
  • gniazda łożyskowe.

Szczególnie wtedy, gdzie w wyniku obróbki cieplnej nie może powstać odkształcenie na przedmiocie obrabianym, utwardzanie laserowe może zaoferować następujące rozwiązanie, np.:

  • hartowanie prowadnic i
  • tarcz krzywkowych.

Nawet można utwardzić trudno dostępne strefy części obrabianej (np. zarysy wewnętrzne), gdyż musi być dostępna tylko wąska ścieżka optyczna:

  • hartowanie obciążonych abrazyjnie partii w kanałach oraz
  • hartowanie kulis.

Co oferuje LASERVORM?

W ramach przygotowań do produkcji informuje LASERVORM o możliwości procesu, doradza w celu rozwiązania problemu hartowniczego u użytkownika i opracowuje możliwości rozwiązania poprzez produkcję części wg wzoru. Podejmujemy się produkcji części na zlecenie użytkownika zapewniając mu niezawodne i najlepsze wyniki produkcyjne w wyniku zastosowania najnowszej technologii laserowej (laser ND:YAG i diodowy). Poprzez wykorzystanie urządzeń NC o 4 do 6 osi i 6-osiowego robota przemysłowego można utwardzać nawet najbardziej skomplikowane powierzchnie. Za pomocą oprogramowania symulacyjnego (WIAS SHarP) można obliczyć z góry tworzenie się martenzytu nawet o skomplikowanych geometriach. W razie potrzeby oferujemy maszyny hartownicze dostosowane do potrzeb użytkownika bazując na naszych maszynach podstawowych: LV Midi i Maxi lub maszyna specjalna LV Special.

Jeśli zostanie zażądana pewność, w jaki sposób został wykonany przedmiot obrabiany - używamy razie konieczności sterowania temperatury na bazie pirometru i oferujemy różne opcje dokumentujące obróbkę laserową, takie jak, np. wykonywanie zgładów przekrojów w celu oceny twardości, geometrii twardości i kształtowania się struktury.

W jaki sposób następuje powlekanie za pomocą światła?

W jaki sposób następuje powlekanie za pomocą światła? Powlekanie laserowe - lub lepiej napawanie laserowe – odbywa się w procesie jedno- lub dwustopniowym. Ściśle mówiąc rozróżnia się napawanie laserowe (powłoka):

  • Materiał dodatkowy stapia się w postaci warstwy na materiale podstawowym bez (zamierzonego) mieszania się materiału podstawowego i dodatkowego
  • Wprowadzanie tych materiałów tworzy stop dyspergujący
  • Materiał dodatkowy odkłada się w stopionym materiale podstawowym, bez (zamierzonej) zmiany materiału dodatkowego

Wszystkie trzy wymienione wyżej procesy przy użyciu lasera są możliwe w równym stopniu, typowe grubości warstw wynoszą od 0,1 do 1 mm.

Na czym polegają zalety napawania laserowego?

Powstają tu szczelne warstwy (bardzo niewielka porowatość).

  • Warstwy mają pirometalurgiczne wiązania z podłożem - skutkuje to dobrą przyczepnością.
  • Poza tym istnieje możliwość obróbki szerokiej gamy materiałów - odkładać się mogą nawet twarde materiały wrażliwe termicznie.
  • Niniejsza metoda pozwala na dokładne dozowanie geometryczne nakładanej warstwy – nie ma potrzeby osłonięcia stref nie przeznaczonych do napawania, występuje tylko minimalny nakład na pracę uzupełniającą (niezależnie od lepszego wykorzystania wysokiej jakości materiałów powlekających pozwala to (zwłaszcza w przypadku warstw twardych i odpornych na zużycie) na oszczędność czasu obróbkowego i kosztów oprzyrządowania).
  • Nawet skomplikowane kształty przedmiotów obrabianych mogą być powlekane w sposób zdefiniowany.
  • Pomimo (regulowanego) nadtapiania podłoża następuje bardzo niski pobór ciepła do powlekanej części.

 Przykłady zastosowania: napawanie laserowe:

Znane dziś i używane w przemyśle napawanie laserowe wykorzystywane jest np. do:

  • zaworów i gniazd zaworowych silników spalinowych,
  • elementów konstrukcyjnych narzędzi i
  • Form oraz zużytych łopatek turbinowych przeznaczonych do regeneracji.

W wyniku ciągłego udoskonalania procesu pod kątem jego bezpieczeństwa i przetwarzanych materiałów istnieje coraz więcej możliwości zastosowania elementów

  • do produkcji maszyn,
  • technologii precyzyjnej i 
  • medycznej,
  • budowy silników i turbin itp.

Jednocześnie w wyniku stosowania procesów laserowych można osiągnąć cele w zakresie optymalizacji części konstrukcyjnej w zależności od konkretnego obciążenia miejscowego (np. korozji z powodu gazu gorącego, obciążenia punktowego), redukcji ilości części stanowiących produkcję (konstrukcja integralna) i dostosowania materiału (warstwy stopniowane).

Co oferuje LASERVORM?

LASERVORM sprawia, że dzięki własnemu rozwojowi i wykorzystaniu nowych technologii dokonywane jest powlekanie laserowe jednostopniowe ze sproszkowanym materiałem dodatkowym jako instrument do rozwiązywania zadań w zakresie konstrukcji i technologii wytwarzania stosowanych w przemyśle. Dla „Job Shop” do dyspozycji jest 6 różnych urządzeń laserowych przy użyciu dodatków z proszku i drutu.

Dzięki odpowiedniej technice oceny dokumentujemy wyniki obróbki – w ten sposób - w zależności od wymagań użytkownika - możemy wydawać świadectwa jakości. Informujemy i doradzamy szczegółowo, wykonujemy części wg wzoru i w ramach produkcji seryjnej – proszę rozmawiać z nami o swoich zadaniach, opracujemy rozwiązanie dostosowane do wymogów Państwa.

Czy chcecie używać w swoich produktach komponentów o lekkiej strukturze w ramach technologii „LVAdditiveStructure”? Prosimy o kontakt z nami, doradzamy podczas projektowania konstrukcyjnego lub przyjmujemy przeróbki konstrukcyjne w celu zapewnienia kompletnych części o lekkiej strukturze.

Przetapianie laserem?

Zasada tej metody jest podobna do utwardzania laserowego. Poprzez stosowanie większych gęstości mocy przekraczana jest temperatura topnienia na powierzchni elementów konstrukcyjnych. W wyniku ruchu strumienia lub części konstrukcyjnej wytapiane jest pasmo przedmiotu obrabianego na krótki okres czasu. Również w przypadku tej metody następuje szybkie schładzanie dzięki temu, że ciepło jest odprowadzane do jeszcze zimnych stref części konstrukcyjnej. Wysoki pobór energii przy powierzchni powoduje duże gradienty temperatury w stopionym materiale. Wynikająca z powyższego wysoka konwekcja kąpieli w stopionym metalu prowadzi do jednorodnego rozmieszczenia elementów wewnątrz stopionej strefy. 

Na czym polegają zalety przetapiania laserowego?

Należąca do procesu silna konwekcja w/w kąpieli i szybkie krzepnięcie stopionego materiału przyczynia się do następujących korzyści w stosowaniu tej metody:

  • usuwanie niejednorodności materiału
  • tworzenie się struktur drobnoziarnistych
  • a tym samym mocnych i ciągliwych podczas krzepnięcia, niskie obciążenie termiczne obrabianego elementu.

Również tym sposobem można obrabiać dodatkowo (poprawkowo), a tym samym ulepszać, uprzednio naniesione powłoki o niewystarczającej przyczepności do podłoża lub nadmiernej porowatości.

Przykłady zastosowania przetapiania laserowego:

Dziedziny zastosowania tego procesu to w szczególności podczas obróbki powierzchni funkcyjnych elementów wykonanych z materiałów żeliwnych oraz obróbki uzupełniającej warstw natryskanych termicznie.

  • przetapianie wałków krzywkowych wykonanych z żeliwa GGG w mocno obciążonych strefach powierzchniowych krzywek
  • doszczelnianie powłok natryskanych plazmowo

Co oferuje LASERVORM?

Oferujemy informacje o procesie i doradztwo w możliwościach jego zastosowania w produktach użytkownika. Poprzez produkcję części wg wzoru ma on możliwość sprawdzenia naszej oferty wykonawczej i ocenienia jej.

Niezależnie od obróbki laserowej pojedynczych sztuk aż do produkcji seryjnej oferujemy również kontrolę i dokumentowanie wyników obróbki. Nasze maszyny standardowe nadają się również do stosowania w zakresie przetapiania.

Lasery generują promieniowanie równoległe o danej długości fali. Promieniowanie takie daje się bardzo łatwo  zogniskować (np. przez soczewkę skupiającą) w jednym małym punkcie – w ognisku.

Dokładnie tak samo zjawisko to jest regularnie wykorzystywane w obróbce laserowej materiałów: światło skupiane jest w ognisku, a soczewka tak umieszczona, aby ognisko znajdowało się na powierzchni części obrabianej. Ważnym parametrem technologicznym jest moc na jednostkę powierzchni (gęstość mocy).

Ogniskowanie światła soczewką skupiającą zależy od różnego współczynnika załamania materiału soczewki (np. szkła), otaczającego powietrza i kształtu soczewki.

Jeśli teraz przekazywana będzie znaczna ilość energii przez soczewkę (lub inne elementy optyczne) – a urządzenie laserowe pracuje - wówczas doprowadzi to do nagrzania się optyki. Skutkiem powyższego mogą być znaczące zmiany w położeniu ogniska w wyniku zmiany geometrii optyki i współczynnika załamania wewnątrz układu optycznego. Niezwykle silny wpływ ma też jakakolwiek forma zanieczyszczenia powierzchni optycznych, gdyż prowadzi to do znacznego wzrostu wielkości wchłoniętego promieniowania, wzmacniając tym samym znaczne nagrzewanie się optyki.

Skutek technologiczny: zmienia się w czasie rozkład gęstości mocy na powierzchni przedmiotu - przesunięcie ogniska wpływa na wynik obróbki.

Odnośnie przesuwania ogniska można wywierać znaczny wpływ poprzez projektowanie optyki. Ponadto można spotkać „Fokusshift” podczas podejmowanych działaniach aktywnych i pasywnych w celu uzyskania kompensacji.

LV CBase

Coraz mniejsze plamki ogniskowe nowoczesnych laserów światłowodowych lub tarczowych prowadzą do zwiększenia gęstości mocy na przedmiocie obrabianym, zwiększając tym samym prędkości procesowe.

Fakt ten niezwykle pozytywny dla produkcji skłania do konstrukcji maszyn dwukrotnie: wyższe prędkości i przyśpieszenia przy rosnących wymaganiach dotyczących dokładności przesuwu po torze dla układu ruchu.

LV CBase jest odpowiedzią firmy Laservorm na to wyzwanie. Kadłuby maszynowe wzmocnione betonem specjalnym stwarzają

  • wysoki stopień sztywności i dobre tłumienie
  • ekonomiczność produkcji również w przypadku liczby sztuk 1 (tzn. technologia ta może być stosowana również w przypadku maszyn specjalnych)
  • bezproblemowe usuwanie / utylizacja
  • ogromna swoboda projektowania i wysoka integracja elementów funkcyjnych

Systemy magistrali przemysłowych

Magistrale przemysłowe są podstawą techniczną sterowania maszyny lub systemu. Procesy laserowe przebiegają często przy dużych prędkościach procesowych. Stąd też dla dobrych rozwiązań w zakresie sterowania jest zdolność

  • funkcjonowania w czasie rzeczywistym w połączeniu z
  • krótkim cyklem magistrali,
  • niewielkim „jitter” i
  • przydatnością do informacji o znaczeniu krytycznym dla bezpieczeństwa, a także oddzielaniu informacji o czasie krytycznym i
  • niekrytycznym dla maksymalnej przepustowości danych istotnych dla kryteriów jakościowych.

Wymagania te są bardzo dobrze rozwiązane za pomocą Ethernet czasu rzeczywistego, „EthernetPOWERLINK”. Twarde żądania utrzymywania czasu rzeczywistego dla napędów, mocy lasera, szybkich urządzeń do kształtowania wiązki i wszystkich aspektów związanych z bezpieczeństwem są spełnione za pomocą tego systemu.

Nasze rozwiązania jako producenta maszyn specjalnych są regularnie projektowane zgodnie z wymaganiami klienta lub tworzone są połączenia z systemami sterowania i magistrali u użytkownika. Oczywiście jesteśmy zapoznani ze wszystkimi obecnymi systemami magistrali.

Programowalna technologia

Programowalna technologia bezpieczeństwa poprzez stopniowanie koncepcji bezpieczeństwa, możliwie jak największą elastyczność i zapewnienie w przyszłości rozwiązań w zakresie maszyn specjalnych, jak również zmniejszenie prawdopodobieństwa wystąpienia błędu, a tym samym czasów przestojów urządzenia laserowego. 

Jesteśmy zaznajomieni ze znaczącymi liniami  produkcyjnymi pochodzącymi od różnych producentów, faworyzujemy jednak koncepcję „openSAFETY” - rozwiązania obejmującego wiele dziedzin u producenta, opartego na magistrali bezpieczeństwa.

HighSpeed-Multi-IO

Klasyczne układy sterowania programowalne przy wsparciu pamięciowym oraz przemysłowe systemy magistrali nie mogą w pełni zaspokoić potrzeb nowoczesnych maszyn laserowych.

Kierując się tą wiedzą stworzyliśmy wraz z zakładem rozwojowym elektroniki i wykonawcą w regionie, IMM Elektronik GmbH, niezwykle wydajny analogowy i cyfrowy moduł interfejsu. W ten sposób sygnały mogą być przetwarzane i koordynowane znacznie szybciej niż w przypadku klasycznej technologii PLC i CNC.

Produkt został opracowany w ramach Związku FASKAN. Dziękujemy za promowanie tego projektu badawczo-rozwojowego.

Rzeczywiste komponenty nie mają idealnej geometrii, w związku z tym należy w razie potrzeby dostosować konkretny program obróbkowy do każdego elementu konstrukcyjnego. Klasyczna forma "przyuczania ręcznego" jest obecnie często zastępowana przez zautomatyzowane operacje pomiarowo-korekcyjne.

Rejestracja stanu  rzeczywistego → "porównanie z rzeczywistością i na tej podstawie obliczenie konkretnego programu obróbki" → "opracowanie konkretnej części konstrukcyjnej"

Rejestracja wymaganych parametrów (często pozycji i / lub geometrii) może nastąpić w położeniu przed właściwą operacją obróbkową lub też w sposób ciągły w trakcie procesu. Za pomocą tej ostatnio wymienionej operacji można również przechwytywać zmiany zachodzące podczas procesu (jak np. zmiany pozycji wskutek zniekształcenia spawalniczego).

Istnieje bardzo różna złożoność w praktycznie wdrażanych rozwiązaniach. Bardzo prostą formą jest automatyczna korekcja tylko jednej współrzędnej w przestrzeni (gdzie należy teraz dokładnie zacząć spawanie wzdłuż osi X?). Bardziej złożone rozwiązania uwzględniają przykładowo wiele współrzędnych w przestrzeni, co prowadzi z powrotem do sytuacji wyjściowej w celu obliczenia torów do skanowania powierzchni 3D itd.

Węgiel jest pierwiastkiem, dzięki któremu żelazo staje się stalą. Zawartość węgla wpływa na różne właściwości stali, takie jak wytrzymałość, odkształcalność, spawalność itd.

Stale niestopowe są z reguły spawalne przy zawartości węgla do 0,24 %. W przypadku wyższych zawartości wymagana jest obróbka wstępna i dodatkowa.

Stal może zawierać również dodatkowe pierwiastki stopowe, które w różnym stopniu stopniu wpływają na właściwości spawalnicze. Równoważnik węgla jest więc wielkością porównawczą informującą o spawalności. Przy zawartości do 0,44 % stal stopowa jest teoretycznie spawalna. W praktyce jednak zależy to jeszcze od kilku innych czynników (takich jak np. reżim technologiczny nagrzewania wstępnego lub ciepło powyłączeniowe).

Ze względu na różnorodność stali są różne wzory do określania wartości równoważnika węgla. Przez Międzynarodowy Instytut Spawalnictwa zaleca się poniższy wzór dla stali zawierających powyżej 0,18 % węgla:

Pod pojęciem kształtowania impulsowego rozumie się na ogół to, że moc lasera może zawierać wewnątrz impulsu laserowego kształt różniący się od prostokąta (zmienna moc lasera w czasie).

W przypadku impulsowych laserów spawalniczych (typowa długość impulsu od 0,1 do 20 ms) przebieg ten osiąga się poprzez zmienną dostawę energii w czasie.

Czy kształtowanie impulsowe może być przy tym pomocne?

W wyniku ukształtowanych impulsów można optymalizować wprowadzanie energii, a tym samym wynik technologiczny.

Typowym zastosowaniem podczas impulsowego spawania laserowego jest następujące postępowanie: impuls spawalniczy rozpoczyna się przy bardzo wysokiej mocy i obniża po krótkim czasie (np. 1 ms) do wyraźnie niskiego poziomu - wartość ta jest następnie utrzymywana dłużej (np. 10 ms.). W wyniku tego reżimu technologicznego materiał szybko się nagrzewa, ale nie przegrzewa – umożliwiając w ten sposób dłuższą fazę tworzenia się stopionej masy (czas do jej dystrybucji, odgazowania) przy niskiej skłonności do odprysków.

Skutki zanieczyszczonej optyki

W urządzeniach laserowych do obróbki materiałowej należy zwrócić szczególną uwagę na czystość elementów optycznych. Tym samym na użytkownika spada odpowiedzialność za otwór wylotowy światła - tu na rzecz procesu interfejs wymaga uwagi operatora, gdyż zanieczyszczona optyka prowadzi do

  • utraty mocy (a więc mniejszej na części konstrukcyjnej),
  • zmiany w rozkładzie gęstości mocy na powierzchni przedmiotu obrabianego,
  • wzmocnionego nagrzewania się optyki,
  • a tym samym do uszkodzeń układu optycznego.

Zjawiska te mogą znacząco zmienić wynik obróbki.

Szkła ochronne i rozwiązania w zakresie monitoringu

Typowe rozwiązanie ochronne dla wysokiej jakości optyki w procesach obróbkowych polega na zainstalowaniu odpowiednio zaprojektowanego szkła ochronnego przed stroną procesową jako części podlegającej naturalnemu zużyciu. Jednocześnie należy uwzględnić, że również i te szkła ochronne muszą być powleczone warstwą przeciwodblaskową, aby nie zaznać zbyt dużej utraty mocy.

Gdy zabrudzenia szkieł ochronnych będą mniejsze, to można je oczyścić, bądź wymienić w przypadku większych zanieczyszczeń (jak np. wpalonych odprysków spawalniczych).

W zastosowaniach przemysłowych, a zwłaszcza w przypadku automatów, uzasadnione będzie monitorowanie szkła ochronnego w cyklu automatycznym (operator będzie zwolniony z funkcji kontrolnej, wzrasta bezpieczeństwo procesu). Typowe rozwiązanie techniczne polega na rejestracji wielkości światła rozproszonego wskutek podwyższonego stanu zanieczyszczeń.

W jakim celu używamy „Crossjet”?

Zwłaszcza w przypadku mocnego zanieczyszczenia pochodzącego z procesu obróbki sprawdziły się szybkie przepływy poprzeczne gazu (Crossjet) jako wsparcie dla ochrony układu optycznego. Są one zwykle stosowane dodatkowo do szkła ochronnego w celu odchylenia strumienia odprysków spawalniczych płynących np. w kierunku otworu wylotowego wiązki w taki sposób, aby nie trafiły na szkło ochronne.

Rozwiązania „Crossjet” muszą być stosowane przy użyciu gazów czystych (zwykle oczyszczonego sprężonego powietrza) nie powodując tym samym znacznych kosztów eksploatacyjnych związanych z komponentami oraz emisji hałasu.

Szczytowe wielkości natężenia wiązki laserowej określa się jako tryby robocze. Dokładna definicja tego terminu wprowadziłaby głęboko do zagadnień fizyki falowej.

Promieniowanie laserowe może mieć różne ilości trybów, bądź składać się tylko z jednego. W przypadku tylko jednego trybu – zwanego „Single” - wiązka laserowa daje się najlepiej ogniskować i może być używana np. do wiercenia laserowego. Jednak nie zawsze jest to korzystne, aby był tylko jeden tryb. W ten sposób wytwarza się wiązkę o równomiernej intensywności wewnątrz jej zasięgu ze strumienia o wielu trybach roboczych, homogenizuje się ją („Multi-mode”).

Jednak ilość trybów nie jest jedynym kryterium decydującym o zdolności do ogniskowania wiązki laserowej. Również np. rodzaj wytwarzania odgrywa tu rolę. Aby móc więc kwantyfikować zdolność ogniskowania wiązki laserowej, wprowadzono wynik parametru wiązki (SPP). Jest to wynik na podstawie połówki kąta otwarcia i promienia wiązki w ognisku, przy czym chodzi tu o wielkość, która pozostaje na stałym poziomie podczas całego przebiegu wiązki. Istnieje kilka sposobów pomiaru właściwości promieniowania laserowego.

Jednym z nich są fotodiody, które zamieniają padające promieniowanie na przepływ prądu elektrycznego. Można więc mierzyć moc. Jeśli umieści się wiele małych fotodiod na jednym polu, na elemencie CCD, wówczas można zmierzyć każdą moc pojawiającą się na wielu małych powierzchniach, co z kolei stanowi miarę intensywności. Jeśli chcemy ustalić rozkład natężenia wiązki laserowej, wówczas nadają się do tego celu elementy CCD. Jak może to wyglądać w ocenie za pomocą oprogramowania, przedstawiają poniższe zdjęcia:

W celu zrealizowania żądanego zadania obróbki, musi być do niego dostosowana średnica, rozmieszczenie i kształt wiązki laserowej. Możliwości kształtowania wiązki są wielorakie. Soczewki i lustra ogniskujące mają duże znaczenie. Są one niezwykle istotne w celu osiągnięcia wysokiej intensywności, ponieważ tylko dzięki nim ogniskowanie jest możliwe. Natężenie można jednak jeszcze bardziej podwyższyć dzięki systemom do rozszerzania wiązki. Chociaż w tej sytuacji zostanie najpierw podwyższony jej promień geometryczny, ale wtedy będzie można następnie lepiej ogniskować wiązkę lasera. Dzięki dwóm soczewkom umiejscowionym tak jak w przypadku teleskopu lub w wyniku zaplanowanego ustawienia dwóch pryzm względem siebie można realizować rozszerzanie wiązki.

W celu opisania lub wymodelowania jej za pomocą strumienia laserowego posiadającego profil jednorodny można używać maski strumieniowej przepuszczającej promieniowanie laserowe tylko wewnątrz określonych zarysów. Przeważnie wiązka laserowa od samego jej powstania nie jest jeszcze rozprowadzana równomiernie, tak więc muszą być stosowane elementy w celu jej ujednorodnienia. Można to zrealizować za pomocą szorstkiej powierzchni rozpraszającej należącej do wygiętego pręta ze szkła kwarcowego. Ale również istnieje możliwość uzyskania tego samego efektu za pośrednictwem wielu małych soczewek. Szczególnym elementem specjalnym do ujednolicania wiązki jest kalejdoskop, wewnątrz lustrzany i zwężający się w kierunku swego zakończenia. Również lustro segmentowe lub soczewka Fresnela może służyć do tego celu. Często jednak chcemy obrabiać kilka miejsc jednocześnie. Do tego celu używa się rozdzielaczy wiązki polegających na różnych kierunkach odbijania obu stron pryzmy, albo na lustrach częściowo przepuszczających.

Jeszcze bardziej wszechstronne są możliwości kształtowania wiązki podczas przemieszczania się elementów optycznych. W ten sposób, w wyniku samego tylko ruchu obrotowego może być realizowany specjalny proces wiercenia laserowego, nazywanego wierceniem trepanacyjnym. Dzięki temu można powiększać średnicę i kompensować ewentualne asymetrie wiązki. W wyniku obracającej się optyki (soczewek, zwierciadeł) istnieje również możliwość dokonywania obróbki w rurach oraz w miejscach niedostępnych. Ale zamiast obracania można też stosować ruch wahadłowy zwierciadeł w celu obróbki np. linii krótkich. W przypadku obróbki kształtów bardziej skomplikowanych zastosowanie znajdują systemy skanujące funkcjonujące za pomocą dwóch luster obrotowych. Dzięki tej metodzie obejmowane są swym zasięgiem większe powierzchnie, co ma miejsce również w przypadku zastosowania zwierciadła wielokątnego. Chodzi tu o lustro ukształtowane pryzmatycznie, w którym powierzchnie boczne posiadające tą samą długość krawędzi są powierzchniami odbijającymi. Kolejnym elementem kształtującym wiązkę jest modulator akustyczno-optyczny. W tym zakresie należy wiedzieć, że może nastąpić ugięcie wiązki za pomocą siatki. Wahania gęstości są tu wystarczające. Ponieważ fale dźwiękowe nie są niczym innym niż wahaniami gęstości, wiązka może zostać ugięta za pomocą ultradźwięków. Układ optyczny może być nie tylko przemieszczany, ale również deformowany. Wówczas nazywa się on optyką adaptacyjną przedstawiając ostatecznie zmienne kształtowanie wiązki podczas obróbki. Technologia ta stosowana jest przede wszystkim w sytuacji, aby móc dostosować pozycję ogniska do kształtów przedmiotu obrabianego. W celu zwiększenia intensywności możliwe jest w dalszym ciągu nakładanie wiązek promieni laserowych.

Programowalna jakość wiązki laserowej. Ściśle mówiąc, jakość wiązki przy laserach do obróbki materiałowej dostępnych na rynku nie daje się zaprogramować lub zmieniać w czasie rzeczywistym. Dzięki szybkiej, przestrzennej i czasowej modulacji wiązki lasera w miejscu obróbki można jednak w rzeczywistości osiągnąć wynik programowalnej jakości wiązki.

Programowalna jakość wiązki stanowi kombinację ruchu synchronicznego po torze przesuwnym (osie NC), adaptacji i zmiany mocy lasera lub impulsów laserowych oraz szybkiego odchylania wiązki laserowej w jednej do trzech osi (osie optyczne). Na moc lasera można wywierać wpływ w zależności od drogi przesuwu, prędkości oraz czasu.

Cel zastosowania programowalnej jakości wiązki:

  • szersze ślady utwardzenia
  • modulowanie wiązki
  • zmienna szerokość spoin spawalniczych
  • sterowanie ruchem stopionej masy
  • wywieranie wpływu na zakresy temperatur

Have questions about a machine or need an offer?

Geschäftsführer Thomas Kimme

Contact us! We are happy to help.

Thomas Kimme

+49 3727 9974 - 11

thomas.kimme@laservorm.com
Request offer
Wniosek oferowanychOferta mobil