Vývoj laserové technologie způsobil, že tradiční metody svařování, jako jsou MIG / MAG, MMA nebo TIG, již nehrají významnou roli při zpracování kovů. Laserové svářečky jsou přesnější, efektivnější a flexibilnější. V současnosti můžeme rozlišit tři základní typy laserů - YAG, CO2 a vláknové lasery. V průmyslu získávají poslední zmíněné stále větší výhodu, nabízejí vyšší provozní rychlosti a větší spolehlivost než ostatní dva typy. Mají také široké spektrum aplikací. Používají se mimo jiné v letectví, automobilovém průmyslu, výrobě sanitárních zařízení a zpracování potravin.
Jak funguje laserová svářečka?
Mechanismus laserové svářečky je založen na tavení kontaktní plochy pomocí laserového paprsku v ochranném štítu inertního plynu. Schopnost regulovat paprsek usnadňuje přizpůsobení se zpracovávanému materiálu. Vysoká hustota energie paprsku umožňuje spojování prvků až do 25 mm. Zóna spoje je velmi úzká a deformace je tak malá, že po svařování není potřeba žádné další mechanické zpracování.
Během svařování prochází laserový paprsek ke svařovanému objektu přes speciální systém závěrek, zrcadel a optických prvků. Světelný paprsek je zaměřen do svařovací oblasti a je odrážen. Schopnost absorbovat energii laserového paprsku obrobkem je velmi důležitá, protože na ní závisí účinnost svařování.
Proces svařování může probíhat vytvořením svařovací lázně, nebo s úplným průnikem spoje ve více vrstvách nebo jedním průchodem, a také bez přídavného materiálu. Samotný proces svařování závisí významně na materiálu. Pokud se svařují tenké plechy z nízkouhlíkové oceli, není třeba používat ochranu svařovací lázně. To souvisí s krátkou dobou a rychlostí celého procesu.
Typy svářeček
Laserové svařování v současnosti vytlačuje tradiční metody svařování. V takových zařízeních se používají různé typy laserů - diodové, YAG a vláknově optické. Poslední jmenované se vyznačují největší flexibilitou z hlediska rozsahu rozměrů svaru. Umožňují také vysoké rychlosti celého procesu, což je zase výsledkem vysokého poměru hloubky průniku k výkonu. Jednotlivé modely laserových svářeček s vláknově optickými lasery se však v mnoha ohledech liší, což primárně určuje jejich účel a účinnost při práci s konkrétními materiály.
Velikost zařízení
Svařovací proces vyžaduje velkou přesnost. Laserové svářečky dokáží spojovat prvky různých velikostí, včetně plechů, trubek nebo jiných konstrukčních prvků s neobvyklými tvary. Velikost samotného zařízení je důležitá jak pro pohodlí práce, tak pro účinnost svařování. Existují velké stroje, které mají také pracovní stoly. Našly své uplatnění především při práci s většími prvky. Alternativou k nim jsou kompaktní, ruční laserové svářečky s uzavřeným pouzdrem. Zabírají mnohem méně místa a díky pokročilé technologii mají vysoké pracovní parametry. Dobře se proto uplatní jak ve velkých, tak v menších průmyslových halách.
Výkon svářečky
Jedná se o jeden z klíčových parametrů zohledňovaných při dělení laserových svářeček. Výstupní výkon laseru určuje účel stroje. Pro silnější a větší materiály jsou nejlepší svářečky s výkonovým stupněm 3000W. Pro spojování tenčích materiálů jsou určeny svářečky s menším výkonem, např. 1000W.
Automatický podavač drátu
Je důležitou součástí vybavení laserové svářečky, zodpovědnou za pohyb drátu skrz rukojeť, což se pak překládá do možnosti jeho přivádění na místo svařování. U některých zařízení, jako je tomu v případě laserové svářečky FANUCI 4.0 PRO GenX, je podavač navíc integrován se softwarem zařízení. V tomto případě zařízení pracuje s náplní o tloušťce 0,8-2,0 mm v režimu "push" nebo "pull".
Řídicí systém
Laserové svářečky se také liší řídicími systémy. Výrobci nejčastěji nabízejí dedikovaný software integrovaný se zařízeními. Operační systémy jsou ovládány prostřednictvím uživatelského panelu. U technologicky pokročilých strojů se jedná o dotykové panely - intuitivní a snadno použitelné. Je důležité věnovat pozornost možnostem nastavení jednotlivých parametrů. Užitečnou funkcí je také zapamatování předchozích nastavení, a dokonce hotových programů.
Technické parametry
Technické parametry určují efektivitu práce laserové svářečky za specifických podmínek. Mezi základní patří výstupní výkon laseru, který je v současnosti na úrovni od 1000W do 3000W. Zařízení se také liší elektrickým napětím; v případě laserové svářečky FANUCI 4.0 PRO GenX je to 230V nebo 380V. Spotřeba energie se zvyšuje úměrně k výstupnímu výkonu laseru a je 5KW (pro 1000W), 7KW (pro 1500W), 9KW (pro 2000W) a 11KW (pro 3000W).
Laserové svářečky mají také různé svařovací rychlosti, přičemž nejnižší výkon je 0-160mm/s, zatímco nejvyšší 0-215mm/s.
Komponenty svářečky
Moderní, technologicky pokročilé laserové svářečky FANUCI se vyznačují všestranností práce; mohou být použity pro různé typy materiálů, včetně i těch nejjemnějších. S jejich pomocí lze spojovat prvky různé tloušťky a tvaru. Získané svary jsou velmi odolné a nevyžadují další zpracování. To vděčíme především spolehlivým komponentám používaným při jejich výrobě.
Laserový zdroj
Na něm závisí účinnost práce svářečky a kvalita svaru. Laserové zdroje technologie vláken se vyznačují intenzitou 100krát větší než u CO2 laseru. Menší ohniskový bod laserového paprsku vede k vysoké hustotě výkonu, což spolu s vysokou absorpcí pozitivně ovlivňuje účinnost spojování materiálů. Odhaduje se, že životnost vláknového laseru je přibližně 100 000 hodin, takže může pracovat až 45 let. Navíc se jedná o ekologicky šetrnou technologii příznivou pro bezpečné pracovní podmínky. Vláknové lasery umožňují svařování vysoce reflexních materiálů, což je činí ještě všestrannějšími a flexibilnějšími.
Laserová hlava
Skládá se z trysky, zásuvky ochranného skla, přepínače, elektromotoru, optického kabelu a chladicího a ochranného plynového vedení. Laserové svářečky FANUCI používají hlavu vybavenou elektrickým systémem pohybu paprsku, který umožňuje korigovat nedokonalosti materiálu. Pohybuje se velmi přesně a umožňuje svařování rychlostí 2-10krát rychlejší než tradiční hlavy používané v ručních laserových svářečkách.
Automatický podavač drátu
Hraje velmi důležitou roli v práci operátora. Umožňuje automatické podávání drátu s ohledem na nastavené parametry. Byl integrován se softwarem, což se překládá do ještě větší přesnosti práce. Automatický podavač drátu umožňuje práci s náplní o tloušťce 0,8-2,0 mm v režimu "push" nebo "pull", tj. podávání drátu při současném vedení ruky operátora.
Řídicí systém
Je zodpovědný za obsluhu zařízení a řízení jeho pracovních parametrů. Operátor může kontrolovat výstupní výkon laseru, rychlost a šířku skenování, a také nastavit režim svařování - kontinuální nebo modulovaný. Velkou výhodou je funkce zapamatování provozního režimu svářečky, takže příště není potřeba resetovat stejné parametry.
Filtrační systém
Vláknově optické laserové svářečky jsou vybaveny speciálním svařovacím extraktorem s filtrem zodpovědným za omezování úrovně znečištění vzduchu na pracovišti. Navíc se očištěný vzduch může vrátit zpět do pracovního prostoru. Toto řešení si klade za cíl snížit ztráty spojené s odváděním teplého vzduchu mimo budovu, které nastává v případě extraktorů bez filtru. Filtrační systém PRO CleanAIR automaticky odstraňuje prach a výpary, což se překládá nejen do prostředí přátelštějšího k lidem, ale také do delší životnosti zařízení.
Výhody laserových svářeček
Laserové svářečky, zejména vláknové, se vyznačují pracovními parametry, které jim umožňují dosáhnout nadprůměrné přesnosti při spojování materiálů. Budují svou výhodu oproti jiným metodám svařování také z hlediska bezpečnosti a všestrannosti, stejně jako účinnosti, což umožňuje eliminaci dodatečného mechanického zpracování po dokončení svařovacího procesu.
Jaké aspekty činí vláknově optické laserové svářečky lepšími než jiná zařízení se stejným účelem?
- Generují méně tepla, což se překládá do sníženého rizika deformace a jiných vad. Je to podmíněno nižšími tepelnými napětími.
- Díky schopnosti regulovat velikost paprsku, dobře fungují při spojování tenčích a jemnějších materiálů.
- Svary nevyžadují dodatečné mechanické zpracování, což se překládá do kratší pracovní doby.
- Filtrační systém zajišťuje, že zařízení negeneruje výpary škodlivé pro životní prostředí a lidi. To podporuje vytváření bezpečného pracovního prostředí.
- Laserová svářečka pracuje při vysoké rychlosti, jak s tenkými, tak s tlustými materiály. To se překládá do účinnosti zpracování materiálu.
- Dlouhá životnost vláknových laserů umožňuje generovat větší úspory. Taková zařízení mohou aktivně pracovat po dobu 100 000 hodin.
Aplikace svářeček
Laserové svářečky se používají v mnoha průmyslových odvětvích. Mohou být použity ke spojování velkých prvků, protože není nutné přepravovat zpracovávané materiály na pracoviště. Laserové svářečky se používají mimo jiné v leteckém a automobilovém průmyslu. Používají se ke spojování prvků ve fotovoltaických systémech. Díky své přesnosti našly své uplatnění při výrobě lékařských zařízení, včetně inzulinových pump a kardiostimulátorů. Jsou také oceňovány v elektronickém průmyslu a při výrobě sanitárních zařízení. Svařovací proces se provádí také v nábytkářském, stavebním a dokončovacím průmyslu.
Co zvážit při výběru svářečky?
Při výběru laserové svářečky musíte především zvážit její konečný účel - zda bude používána ke spojování malých nebo velkých prvků, tenkých nebo tlustých, v menším nebo větším měřítku. Tyto faktory určují volbu zařízení s vhodnými parametry, které umožní efektivní a účinnou práci. Které faktory jsou klíčové?
- Výkon svářečky - čím je větší, tím lépe zvládne tlustší a větší prvky
- Software - systém ovládající svářečku by měl být intuitivní a zároveň připravený na integraci s firemními systémy
- Zpracovávaný materiál - s jakými materiály může svářečka pracovat, zda mezi nimi jsou vysoce reflexní materiály
- Chladicí systém - v moderních laserových svářečkách FANUCI je chladicím médiem voda, nikoli vzduch, což se překládá do stabilnějšího a plynulejšího provozu
- Filtrační systém - zodpovědný za čistý vzduch a práci s omezeným nepříznivým dopadem na přírodní prostředí
- Poprodejní podpora - moderní vláknové lasery se vyznačují velmi vysokou spolehlivostí. Neexistují však stroje, které by občas nevyžadovaly opravy, zejména při intenzivním používání. Proto stojí za to věnovat pozornost servisu a poprodejní podpoře při nákupu laserové svářečky
Laserová technologie způsobila revoluci v průmyslu zpracování kovů. Spojování materiálů se stalo přesnějším, rychlejším a efektivnějším. Možnost automatizace učinila z člověka spíše dohlížitele celého procesu než jeho hlavního vykonavatele. Laserové svářečky bezpochyby zefektivňují celou práci, což platí nejen pro malé závody, ale také pro velké podniky, které soustředí svou činnost hlavně na zpracování kovů.