Laserowe technologie 3D – cięcie, spawanie, napawanie, hartowanie

Laserowe technologie 3D – cięcie, spawanie, napawanie, hartowanie

20
MECHANIK NR 1/2010
Laserowe technologie 3D
– cięcie, spawanie, napawanie, hartowanie
Technologie laserowe są obecnie powszechnie stosowane do obróbki różnego rodzaju materiałów. Najbardziej
znane są dziś wycinarki laserowe 2D do cięcia płaskich blach, ale coraz ważniejsze stają się systemy 3D pozwalające na obróbkę złożonych, trójwymiarowych detali, które umożliwiają nie tylko cięcie, ale także inne procesy,
np. spawanie, napawanie, hartowanie.
Firma TRUMPF proponuje obrabiarki 3D oraz zrobotyzowane systemy laserowe o szerokim zakresie technologii
obróbki i geometrii detali.
Laserowe centrum obróbkowe 3D TruLaser Cell 7000
Najnowsza maszyna do obróbki 3D TruLaser Cell 7000
to wynik dwudziestoletnich doświadczeń firmy TRUMPF.
W porównaniu z poprzednimi urządzeniami ma ona wiele
Laserowe centrum 3D TruLaser Cell 7040
ulepszeń bardzo istotnych dla użytkowników. Przede
wszystkim jest to urządzenie uniwersalne, które pozwala
ciąć i spawać różnego typu materiały o szerokim zakresie
grubości w obszarze roboczym 4000 × 1500 × 750 mm.
Trzy osie liniowe oraz oś obrotowa i uchylna głowicy
optycznej, a także opcjonalna oś obrotowa detali zapewniają dużą elastyczność w zakresie geometrii obrabianych części. Dzięki zastosowaniu laserów CO2 o mocy do
15 kW lub laserów YAG o mocy do 8 kW znacznie poszerzone zostały możliwości maszyny. W szczególności
uzyskano znaczące zwiększenie głębokości cięcia lub
spawania oraz przyspieszenie procesu.
Zmiana technologii obróbki jest w maszynie TruLaser
Cell bardzo prosta. Wystarczy założyć głowicę optyczną
odpowiednią do wybranej technologii i włączyć gazy niezbędne do realizacji procesu. W ofercie firmy TRUMPF
są głowice do: cięcia, spawania oraz hartowania do
maszyny TruLaser Cell 7000. W zależności od aplikacji
możemy wybrać głowice o różnych ogniskowych i różnych powierzchniach ogniska. Do dyspozycji są także
specjalne głowice do spawania o optyce dwuogniskowej,
które umożliwiają stabilność procesu w przypadku pogorszonych tolerancji przygotowania detali. Maszyna może
być także wyposażona w automatyczny podajnik drutu,
choć na ogół spawanie laserowe nie wymaga dodatkowego materiału.
Ciekawym rozwiązaniem jest dynamiczna głowica do
cięcia z dodatkową osią obejmującą soczewkę i dyszę,
umożliwiającą szybki ruch wzdłuż osi głowicy. Dzięki
małej masie uzyskiwane są przyspieszenia do 3g. Pozwala to skrócić czas wycinania, szczególnie przy cienkich blachach z wieloma punktami wpalania oraz złożonych konturach o małych promieniach. Dynamiczna głowica współpracuje z pojemnościowym układem regulacji
odległości pomiędzy dyszą i materiałem. Przy nierównej
powierzchni materiału głowica może bardzo szybko nadążać za nierównościami materiału, co pozwala na uzyskanie dużo większych prędkości obróbki.
Zrobotyzowany system laserowy TruLaser Robot
TruLaser Robot 5020 firmy TRUMPF jest kompletnym,
modułowym systemem, zapewniającym dużą elastyczność
w zakresie geometrii przedmiotów oraz technologii obróbki.
Zrobotyzowany system spawania laserowego TruLaser Robot
Cięcie laserowe 3D
Podstawowymi elementami systemu są: sześcioosiowy
robot przemysłowy oraz laser YAG z optyką i światłowodem. Aby w pełni wykorzystać możliwości lasera, robot
ma powtarzalność pozycjonowania lepszą niż 0,1 mm
oraz udźwig 30 kg. Umożliwia to uzyskanie dynamiki
i dokładności trajektorii wymaganej z punktu widzenia
lasera. Na końcowym ramieniu robota zamocowana jest
głowica optyczna, do której doprowadzony jest światłowód oraz potrzebne media. Przestrzeń robocza ma pro-
MECHANIK NR 1/2010
21
mień ok. 2000 mm oraz wysokość ponad 2000 mm, co
umożliwia obróbkę detali o dużych gabarytach.
Poprzez zainstalowanie odpowiedniej głowicy optycznej na ramieniu robota możemy realizować spawanie,
cięcie lub napawanie laserowe. Spawanie jest najczęściej realizowaną przez robota technologią laserową
Zrobotyzowany system spawania skanerowego
i w wielu przypadkach – dzięki bardzo dobrej jakości,
większej prędkości, redukcji odkształceń termicznych
i niskim kosztom – stanowi interesującą alternatywę
wobec konwencjonalnego spawania. Oprócz standardowych głowic do spawania, oferujemy także głowice z au-
Firma TRUMPF oferuje pakiet do napawania, jako opcję
do robota spawającego. Dzięki temu, niewielkim kosztem,
możemy przystosować robota do technologii napawania
i realizować naprawy zużytych form, narzędzi lub zużywających się, drogich w produkcji detali, a także generować elementy skomplikowane geometrycznie.
Robot może współpracować z różnymi laserami ciała
stałego, w szczególności z najnowszymi laserami TruDisk, które są produkowane przez firmę TRUMPF w zakresie mocy do 16 000 W. Wszystkie lasery mogą być
wyposażone w maksymalnie 6 wyjść optycznych do budowy sieci optycznej TRUMPF LASERNETWORK. Dzięki
temu do jednego lasera można podłączyć kilka urządzeń,
a tym samym niedużym kosztem zwiększyć wydajność
systemu.
Zastosowania laserowych systemów 3D
Spektrum zastosowań laserowych systemów 3D jest
bardzo szerokie. W przypadku maszyny TruLaser Cell
7000 dominuje wycinanie części tłoczonych np. w przemyśle samochodowym oraz w branży AGD. Roboty z kolei stosowane są przede wszystkim do spawania w przemyśle samochodowym, m.in. przy produkcji karoserii,
foteli, przekładni, wałków, układów wydechowych. Ze
względu na wysoką jakość spoin laserowych systemy
takie są stosowane do produkcji AGD: m. in. zlewozmywaków, okapów kuchennych, grzejników, a także różnego typu obudów ze stali szlachetnej bądź z aluminium.
Dzięki zastosowaniu laserów możemy wyeliminować,
bądź znacząco zredukować, obróbkę dodatkową (tzn.
Napawanie laserowe
tomatycznym ustawianiem ogniska, sterowanym z programu roDetale 3D wykonane technibota, a także głowice skaneroką laserową (cięcie i spawawe, które pozwalają na wielokrotnie)
ne przyspieszenie ruchów ustawczych dzięki regulowanym lustrom
kierującym pozycją promienia
w obszarze roboczym.
Cięcie laserowe przy użyciu robota jest stosowane szlifowanie, polerowanie, prostowanie), a także kilkakrotrzadziej, ze względu na dokładność geometryczną robo- nie zwiększyć prędkość spawania. Jeśli przy tym nie
ta. Odchyłki położenia rzędu dziesiątych części milimetra potrzebujemy materiałów dodatkowych i nie mamy elemogą wpłynąć niekorzystnie na jakość cięcia. Rozwiąza- mentów zużywających się, to koszt wykonania spoiny
niem jest zastosowanie optyki do cięcia z wbudowaną przy użyciu lasera będzie niższy w porównaniu ze spawaosią liniową i układem regulacji, stabilizującym odległość niem konwencjonalnym. Szczególnie w przypadku produkod powierzchni detalu. Pozwala to skompensować niedo- cji seryjnej, nawet przy niewielkich seriach, jest to istotny
kładności robota, a także tolerancje wymiarów detali argument za zastosowaniem spawania laserowego.
Aby ułatwić odbiorcom wprowadzenie obróbki laseroi uzyskać niezłą jakość cięcia.
Napawanie laserowe wymaga zastosowania specjalnej wej, wykonujemy w naszym laboratorium testy obróbki
głowicy z dyszami do podawania proszku, który jest detali otrzymanych od zainteresowanych firm. Pozwala to
stapiany z materiałem bazowym. Proszek podawany jest ocenić możliwości, a także korzyści techniczne i ekonopneumatycznie z dozowników o regulowanej wydajności. miczne wynikające z zastosowania technologii laserowej.
TRUMPF POLSKA
Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Sp. K.
ul. Łopuszańska 38 B, 02-232 Warszawa
tel. 022 575 39 00, fax 022 57 53 901
www.trumpf.pl