Hartowanie Laserowe

Firma ALOtec Dresden GmbH została utworzona w 1998 roku w wyniku outsourcingu z Instytutu Materiałoznawstwa i Technologii Wiązki Laserowej Instytutu Fraunhofera (IWS) Technische Universitaaet w Dresden.

Głównym obszarem działalności jest laserowa obróbka materiałów.

Firma zajmuje sie budową maszyn pod zamówienie klienta oraz świadczy usługi hartowania laserowego na swoich maszynach.

Wstęp do technologii laserowego hartowania:

  • doradztwo technologiczne w zakresie hartowania diodowym  laserem światłowodowym
  • wszechstronność zastosowania w konstrukcji maszyn, wytwórstwie narzędzi oraz form
  • wysoka twardość powierzchni przy zachowaniu plastyczności rdzenia
  • hartowanie powierzchni roboczych o dowolnych konturach
  • kamera termowizyjna do stałego monitorowania  mocy wiązki laserowej
  • kontrola jakości procesu z równoczesnym zapisem rejestru zdarzeń
  • alternatywa dla usługi laserowego hartowania w siedzibie firmy w Dreźnie jest przyjazd do klienta z urządzeniem mobilnym
  • zakup urządzenia do hartowania laserowego lub/i napawania laserowego lub/i spawania laserowego.

Hartowanie - Włącz i pracuj

  • światłowodowy laser wysokiej mocy - maksymalnie do 10 kW
  • ciągle monitorowanie mocy wiązki laserowej przy pomocy kamery
  • kontrola jakości procesu z równoczesnym zapisem rejestru zdarzeń
  • robot - manipulator, pozwalający na pracę  3D głowicy laserowej oraz przechylny i obrotowy stół pozwalający na precyzyjne ułożenie detalu
  • kabina chroniąca miejsce pracy

Technologia

Rośnie znaczenie hartowania laserowego w przemyśle i budowie maszyn. Jest to proces, w którym wiązka lasera bezpośrednio oddziałuje na obrabiany przedmiot dostarczając mu energii cieplnej. Materiał nagrzewa się miejscowo do temperatury przemiany austenitycznej . Prowadzi to do homogenizacji atomów węgla oraz rozrostu austenitu w materiale. W zależności od rodzaju materiału temperatura przemiany austenitycznej wynosi od ok.  900 °C do 1400 °C, a czas jej utrzymywania waha się od ok. 3s do 10s.

Zalety hartowania laserowego

  • stosowane do wszystkich dających się hartować stali z wystarczającą zawartością węgla (min. 0,25% C)
  • szerokość śladu hartowniczego wynosi od 1 do 50 mm w zależności od zastosowanego układu optycznego oraz maksymalnej mocy lasera
  • głębokość hartowania wynosi max. do 2,0 mm i jest uzależniona od rodzaju materiału
  • zmniejszenie naddatków materiału na dalszą obróbkę.dzięki miejscowemu wprowadzeniu w krótkim czasie ograniczonej ilości ciepła
  • temperatura hartowania jest kontrolowana z dokładnością do  +/- 10°K
  • hartowanie dowolnie wybranych powierzchni detalu. Powstaje twarda warstwa powierzchniowa z miękkim rdzeniem oraz obszary niezmodyfikowane w procesie hartowania.
  • brak konieczności stosowania dodatkowych mediów chłodzących jak woda i powietrze

Ograniczenia techniczne

  • unikanie nakładania na siebie śladów hartowniczych, gdyż z powodu podwójnego odpuszczania, we wspólnym obszarze występuje zjawisko obniżonej twardości hartowniczej. Minimalna odległość śladów hartowniczych wynosi ok. 1,0 - 1,5 mm. W strefie nakładania warstw powstaje mniej zahartowana o powierzchnia o twardości obniżonej o kilka jednostek.
  • hartowanie większych powierzchni polega na pokrywaniu tego obszaru równoległymi lub meandrycznymi ścieżkami hartowniczymi
  • w zależności od zastosowanego układu optycznego odstęp głowicy lasera od obrabianego przedmiotu wynosi od ok. 100 - 350 mm
  • konieczność zagwarantowania swobodnego dostępu głowicy lasera do obrabianego przedmiotu
  • konieczność stosowania zabezpieczeń oraz środków ochrony osobistej z uwagi na szkodliwy wpływ promieniowania laserowego

Laserowe spawanie drutem

  • podajnik drutu o średnicy od 0,25 do 0,5 mm
  • pełna zgodność ze oprogramowaniem manipulatora
  • zastosowanie w produkcji pojedynczych i seryjnych elementów
  • podajnik drutu  wraz z odciągiem gazów spalinowych

Zalety

  • największa jednorodność warstw napawanych
  • powtarzalna geometria warstwy napoiny, także w przypadku napoin wielowarstwowych
  • kontrola nad procesem dostarczania energii cieplnej
  • zoptymalizowanie czasu procesu
  • eliminacja wad ręcznego procesu napawania tj. brak regularności nakładanych warstw
  • trwały wzrost jakości i ilości wykonywanych napawań
  • uzyskanie stabilnych i powtarzalnych parametrów procesu napawania

     

Regulacja mocy lasera

Regulacja mocy lasera składa się z systemu pomiaru temperatury E-MAqS i z kontrolera mocy lasera "LompocPro". Dzięki ich kombinacji uzyskuje się równomierny ślad hartowniczy mimo zmiennej geometrii detalu. Nie występują nadtopienia krawędzi ani zagłębień. Od niedawna można to stosować również w przypadku proszkowego napawania laserowego.

Zalety:

  • sterowanie z funkcją rozpoznawania punktów krytycznych
  • eliminacja nadtopień na krawędziach, zagłębieniach oraz innych miejscach krytycznych
  • dokumentowanie procesu nakładania wybranych śladów hartowniczych w pliku tekstowym lub jako plik wideo
  • możliwość zapisu projektów seryjnych oraz parametrów materiałowych
  • pomiar maksymalnej temperatury w rejonach krytycznych
  • możliwość integracji systemu skanującego

Parametry:

  • pomiar temperatury od 700°C do 1500°C
  • częstotliwość pomiaru do 200Hz
  • rozdzielczość > 0,1mm
  • przedział pomiarowy 50...1000mm. Dostosowanie obszaru pomiarowego dzięki zmiennej optyce opracowanej z pomocą IWS Fraunhofer Institut

Oprogramowania: LompocPro oraz E-MAqS zostały opracowane przez Wydział Materiałoznawstwa i Wiązki Laserowej Instytutu Fraunhofera IWS i są ciągle rozwijane we współpracy z partnerami z przemysłu.
Możliwość dopasowania oprogramowania do potrzeb klienta.

Proszkowe napawanie laserowe

Skaner

Przy obróbce detali wielkogabarytowych konieczne jest stosowanie zmiennej optyki w celu osiągania zmiennej szerokości śladu hartowniczego. Za pomocą opracowanego przez Instytut Fraunhofera systemu skanującego "LASSY" możliwa jest zmiana szerokości i odchylenia od kierunku prostoliniowego śladu hartowniczego w czasie trwania procesu. Dodatkowo istnieje możliwość zmiany mocy lasera w obszarze skanowania.

Dzięki możliwości synchronizacji pracy skanera z oprogramowaniem LompocPro i kamery E-MAqS przy regulacji mocy lasera, udało się wyeliminować efekty uboczne spowodowane m.in. przez interferencje.
Istnieje możliwość integracji systemu skanującego do systemu programowania offline SKM DCAM 2010.

 

 

 

Zdjęcia 
Dane Techniczne Zdjęcia