Témata
Reklama

Použití multifokálních stop pro zpracování materiálů

Použití laserových technologií při zpracování materiálu je pro průmyslové výrobce jedním z ukazatelů technologické vyspělosti a zvyšování produktivity výroby. Díky tomuto trendu se v poslední době velmi rozšířilo použití multifokálních laserových stop, které umožňují posunout už tak velmi efektivní laserové technologie na novou úroveň.

Roman Švábek

Je absolventem oboru Materiálové inženýrství Fakulty strojní ČVUT v Praze. Od roku 2005 se věnuje laserům a průmyslovým laserovým technologiím. Je jednatelem české pobočky společnosti IPG Photonics, která zajišťuje prodej a servis produktů IPG na českém, slovenském a maďarském trhu.

Multifokální technologie již nalezly své bohaté uplatnění v automobilovém průmyslu a lze očekávat, že v blízké době budou mít významný vliv také na ostatní odvětví.

Reklama
Reklama
Reklama

Trifokální pájení

Jednou z nejčastějších aplikací pro multifokální vláknové lasery je pájení v automobilovém průmyslu, kde se využívá výhod trifokálního spotu – výsledkem jsou spoje s vysokou pevností a vynikajícími estetickými vlastnostmi.

Automobilový průmysl již tradičně těží z jedinečných vlastností laserových technologií, které dovolují kombinovat vysokou pevnost spojů (pájení, svařování) s vynikající přesností a velmi nízkými nároky na přídavný materiál. Zatímco laserové svařování je využíváno u většiny pevnostních spojů automobilů, na viditelných spojích, např. bočních panelů a střechy, jsou preferovány procesy umožňující kvalitní estetické vlastnosti, jako je právě pájení. Na rozdíl od svařování je pájení technologie, při níž nejsou natavovány spojované materiály. V případě laserového pájení laserový svazek roztaví přídavný materiál, díky čemuž dojde k vytvoření kohezního spoje mezi dvěma materiály. Nejčastěji se jedná o plechy z oceli či hliníkových slitin. Proto dávají výrobci automobilů přednost technologii pájení, neboť jako dokončovací operace před finální aplikací barvy postačuje lehké kartáčování povrchu a výsledkem je skutečně kvalitní a okem neviditelný spoj.

Trifokální pájení – dva svazky (červené) na začátku čistí a předehřívají hrany spojovaných materiálů. Hlavní svazek (fialový) taví přídavný materiál (drát) a vytváří bezešvý spoj, který je po nalakování pouhým okem neviditelný.

Kvalitní spojení pozinkovaných materiálů

Při podrobné studii mechanismů během pájení pozinkovaných materiálů dojdeme k závěru, že zejména oxidace a nečistoty na povrchu tenké vrstvy Zn jsou hlavní příčinou rozstřiku a nevyhovující drsnosti hran pájených spojů. Tyto poznatky tvořily inspiraci pro vývoj nového trifokálního laserového systému. V něm jsou dva přídavné svazky s nižším výkonem vedeny podél hran spojovaných materiálů, tím čistí a předehřívají povrch. Výkonný hlavní paprsek taví přídavný materiál tak, aby došlo ke kvalitnímu spojení.

Jádro se třemi vlákny umožňuje svazkům o různých průměrech projít skrz jeden procesní kabel a přivést tak laserové stopy s rozdílnými parametry na pájenou plochu.

Trifokální pájení je založeno na jedinečné flexibilitě technologie vláknových laserů IPG. Laserové záření je spojeno do tří optických vláken různých průměrů, které jsou vedeny jedním procesním kabelem. V blízkosti zpracovávaného povrchu vytváří procesní optika trifokální profil, který umožňuje přídavným svazkům provést čištění povrchu předtím, než hlavní svazek vytvoří pájený spoj bez vnitřních i vnějších vad. Těmito vlastnostmi vyniká laserový systém IPG YLS-5000-BR, který kombinuje již známé výhody vláknových laserů IPG, jako jsou kompaktní konstrukce, flexibilita, kvalita laserového svazku a vysoká účinnost (45 %) s jedinečnými aspekty technologie trifokálního pájení. Hlavní laserová stopa má výkon 4 kW, přídavné stopy pak 2x 0,5 kW.

Laserový systém IPG YLS-5000-BR od společnosti IPG Laser

Závěrem lze říci, že trifokální pájení, které unikátně spojuje čištění, předehřev a samotné pájení v jeden proces, značně zvyšuje produktivitu procesu. Důvodem je odstranění přípravných operací před samotným pájením a také výrazná redukce dokončovacích procesů před lakováním. Trifokální pájení je většinou plně automatizováno, čímž umožňuje vysokou rychlost procesu v kombinaci s velmi vysokou pevností spojů a zaručenou opakovatelností dosažení stejně kvalitních výsledků. Výrobci automobilů tak čím dál častěji využívají výhod technologie trifokálního pájení při produkci nových modelů.

Obr. 4 Pájený spoj vytvořený trifokálním laserem na víku zavazadlového prostoru automobilu

IPG Laser GmbH

Ing. Roman Švábek

www.ipgphotonics.com

Reklama
Související články
Automatizované laserové svařování hliníku

Několik zemí už oznámilo plány na postupné ukončení výroby automobilů se spalovacími motory ve prospěch elektromobilů. Stejně jako u každé nové technologie jsou však i zde několikerá úskalí. Jedním z nich jsou vysoké náklady na výrobu baterií. Akumulátor je jednou z nejdražších součástí pohonného ústrojí elektromobilu. Ke snížení celkových nákladů je zapotřebí co nejúčinnější výrobní technologie.

Inovativní spojovací systémy předjímající budoucnost

Díky dlouhodobým, prověřeným zkušenostem se svařováním tradičních materiálů úspěšně uplatňovaným v automobilovém odvětví dokáže nyní firma Comau vyvíjet stále vyspělejší řešení a spojovací postupy zaměřené i na ty nejnovější materiály.

Roboty pro automobilový sektor

Kompletní obnova automatizovaných robotických linek iniciovaná vrcholovým managementem společnosti Magneti Marelli vedla v závodě nacházejícím se v Crevalcore (územně správní celek města Bologna) ke zvyšování počtu zaměstnanců i efektivity těchto automatizovaných výrobních linek. Jak vysvětluje Marco Calabrese, ředitel údržby výrobního závodu, mnoho úkolů, které byly manuálního charakteru, je nyní zautomatizováno. „V těchto případech potřebujeme dosáhnout vyšší přesnosti, opakovatelnosti, výkonnosti a výrobní kvality a v zájmu vyšší efektivity samozřejmě i snížit dobu trvání cyklu. Integrací robotické automatizace zvýšila kvalitu a produktivitu práce a vedla i ke zvýšení počtu zaměstnanců pracujících v našem závodě.“

Související články
Automatizace ve výrobním podniku Maserati

S pomocí článkových robotů a vyspělých softwarových aplikací, které jsou schopny simulovat každou výrobní fázi, využívá firma Maserati inovativní robotická řešení od společnosti Comau pro konstruování dvou nejluxusnějších vozů této společnosti – Quattroporte a Ghibli.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Automatizace není odpovědí na všechny otázky

Primárním cílem zavádění automatizace a robotizace je nejen zajistit více času, jak jsme si řekli v minulém díle, ale jejím účelem je také usnadnit lidstvu složité a zdraví škodlivé úkoly. Automatizace se nasazuje v oblastech stereotypní a nebezpečné práce. Motivací firem může být i škálovatelnost, maximalizace zisku a v neposlední řadě nižší počet lidských selhání. Tento díl našeho seriálu Fenomén automatizace se zamýšlí nad tím, proč, kde a jak automatizovat, a dalšími otázkami.

Virtuální buňky pomáhaly při návrhu linky

Použitím kloubových robotů a flexibilních rámových stanic navržených tak, aby zvládly pokročilé lehké materiály, pomáhá Comau vytvořit jeden z nejpůsobivějších automobilů Alfa Romeo: zcela nový model Giulia.

Efektivní laserové svařování konektorů

Neustálý nárůst elektrifikace v automobilovém průmyslu výrazně zvyšuje spotřebu kvalitních konektorů mnoha různých typů. To klade vysoké nároky na spolehlivou a pružnou výrobu s minimální dobou seřizování a nastavování výrobních strojů. Požadavkům na snadnou integraci, kompaktnost a vysokou produktivitu odpovídá technologie vláknových laserů.

Svařování mědi vysokovýkonnými vláknovými lasery

Přesné strojírenství, automobilový průmysl a spotřební elektronika stojí za stále výraznějším rozšiřováním mědi a jejích slitin do různých výrobků a strojních součástí. S vývojem nových technologií baterií a zvyšováním jejich kapacit rostou požadavky na kvalitu a produktivitu spojování těchto materiálů. Pro spoje v oblasti spotřební elektroniky je stále nejpoužívanější technologie pájení, v aplikacích náročnějších na mechanické namáhání nebo přenos větších proudů je nutno přistoupit k procesu svařování.

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.

Svařovací robot do malých prostor

Robot malých rozměrů Racer 999, ideální pro stísněné prostory, byl nainstalován do výrobní linky ve firmě, která se zabývá mechanickými postupy při výrobě dělených profilů pro montáž ložisek. Uvedená společnost potřebovala zvýšit produktivitu a účinnost svých procesů. Bylo třeba najít řešení v oblasti laserového svařování dělených profilů.

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.

Pod pláštěm autobusu

Kdo z nás nikdy nejel autobusy značky Iveco? Meziměstské autobusy Iveco Crossway a Crossway Low Entry z Vysokého Mýta sice své cestující naleznou spíše v zahraničí(v roce 2015 byla společnost Iveco Czech Republic osmým největším vývozcem), nicméně i na českých silnicích se v nich můžeme svézt.

Od samuraje k robotice

Japonská společnost Yaskawa Electric Corporation v uplynulém roce oslavila 100. výročí od svého založení. Oslavy proběhly v prosinci i v české pobočce Yaskawa Czech.

Obrábění laserem pro všechna odvětví

Od doby, kdy byl objeven a vyroben první laser roku 1960, se uplatnění laserů rozšířilo téměř do všech oborů lidské činnosti. Dnes se s lasery setkáváme téměř všude ? ve zdravotnictví, potravinářství, stavebnictví a logicky i ve strojírenství. Velice často se lasery uplatňují v procesech zpracování a obrábění materiálů jako výrobní nástroje. Oblibu si získaly díky svým schopnostem rychlého procesu obrábění, minimální hlučnosti, vysoké flexibilitě, minimálnímu tepelnému ovlivnění okolního materiálu a dalším.

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