Naváranie laserom: čo to vlastne je a aké má výhody?

Laserovému naváraniu sa venujeme už od roku 2005 a disponujeme tromi laserovými pracoviskami v rámci SR. Viac o našej ponuke v oblasti laserového navárania sa dozviete tu: https://hftechnik.sk/content/5-laserove-navaranie

Počas nášho dlhoročného pôsobenia v oblasti laserového navárania sme mali možnosť stretnúť sa s tými najrôznejšími druhmi opráv foriem, nástrojov a rôznych iných súčiastok, ktoré si vyžadovali použite technológie laserového navárania vďaka jej početným výhodám. V tomto článku si priblížime ako naváranie laserom prebieha a aké výhody táto technológia prináša.

Čo je to laser?

Laserový lúč je vo svojej podstate vlnenie optického druhu, ktoré patrí do skupiny elektromagnetického žiarenia a od iných druhov žiarenia sa líši vlnovou dĺžkou. Slovo laser je skratkou anglických slov „Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation“, čo v preklade znamená „Zosilňovanie svetla stimulovanou emisiou žiarenia“. Práve tieto slová opisujú princíp fungovania laseru. Detailný popis fungovania laseru si môžete prečítať v článku: Naváranie laserom: princíp činnosti laseru.

Čo je to naváranie laserom?

Naváranie laserom možno definovať ako nanášanie vrstvy prídavného materiálu na základný materiál, pričom sa ako zdroj tepla pre roztavenie kovu využíva laserový lúč. Vrstva kovu sa nanáša najmä za účelom obnovenia pôvodných rozmerov opotrebovanej súčiastky, zmeny tvaru a rozmerov pri modifikáciách foriem alebo vytvorenia vrstvy s vyššou odolnosťou voči opotrebeniu.

Pri naváraní laserom sa využíva impulzný laser. Pri impulznom naváraní je laserový lúč emitovaný na povrch základného materiálu vo forme po sebe nasledujúcich impulzov s nízkou, opakujúcou sa frekvenciou medzi jednotlivými impulzmi, pri ktorom dôjde k stuhnutiu tavného kúpeľa. Zvarová húsenica je potom tvorená mnohými za sebou idúcimi a vzájomne sa prekrývajúcimi bodmi.

V závislosti od materiálu, poškodenia a funkcie naváraného dielca je potrebné vybrať vhodný prídavný materiál najčastejšie vo forme drôtu s vhodným priemerom. Priemer prídavného zváracieho drôtu sa volí na základe rozmerov základného materiálu, rozsahu a spôsobu poškodenia a požadovaných vlastností navarenej vrstvy, najčastejšie v rozmedzí od 0,10 mm do 0,80 mm. Pre dosiahnutie optimálneho priebehu navárania je potrebné vykonať správne nastavenie parametrov laserového prístroja, ktorými sú výkon, priemer lúča, dĺžka impulzu a frekvencia impulzov.

Prídavný zvárací drôt je do miesta dopadu laserového lúča vedený ručne, kde je vplyvom jeho vysokej teploty natavený k základnému materiálu, čím dôjde k vytvoreniu ich pevného spojenia. Zmena miesta dopadu laserového lúča sa vykonáva pomocou joysticku. Celý proces navárania je sledovaný pomocou mikroskopu.

Aké výhody prináša laserové naváranie?

Bez tepelného ovplyvnenia

Kombinácia všetkých vlastností laserového lúča umožňuje za použitia vhodnej optickej sústavy fokusovať mimoriadne veľkú hustotu energie do malého bodu. Dopadom laserového lúča na materiál umiestnený v ohnisku vzniká absorpcia žiarenia na povrchu materiálu, a tým jeho ohrev. Vďaka sústredeniu energie do veľmi malého bodu, dochádza k ohrevu len veľmi malej plochy potrebnej pre natavenie prídavného materiálu. Vďaka tomu nedochádza k zápalom alebo tepelnému ovplyvneniu okolitého materiálu, a tým ani k zmenám v štruktúre a metalurgických vlastností, prípadne tvarovým deformáciám materiálu. Toto umožňuje naváranie aj veľmi malých dielcov, úzkych plôch a tenkých hrán bez ich tepelného ovplyvnenia. K zníženiu ohrevu základného materiálu prispieva aj fakt, že sa jedná o impulzné naváranie.

Vysoká presnosť

Vďaka malému priemeru ohniska laserového lúča, ktorý sa v závislosti od priemeru použitého prídavného materiálu môže pohybovať približne od 0,2 mm do 2 mm a vďaka tomu, že celý proces navárania je sledovaný pomocou mikroskopu, je možné dosahovať veľmi jemné a precízne návary s presnosťou až na desatiny milimetra, čím sa minimalizuje aj potreba ich následného opracovania. Malý priemer laserového lúča a dostatočná ohnisková vzdialenosť umožňujú naváranie aj hlbokých vnútorných plôch a inak ťažko prístupných miest, ktoré by inou metódou nebolo možné navárať.

Vysoká flexibilita

Vďaka mobilnému prevedeniu laserových naváracích prístrojov je možné vykonávať opravy veľkých foriem a nástrojov priamo na mieste, bez nutnosti ich demontáže a transportu do zváracej dielne. Flexibilné laserové rameno a otočná laserová hlava umožňujú naváranie ťažko prístupných miest na veľkých formách a nástrojoch bez potreby meniť polohu opravovaného dielca. Laserové naváranie umožňuje opravy najrôznejších tvarov, hrán, otvorov, naváranie kolmých plôch, opravy zlomených nástrojov, naváranie popisov, opravy dezénu na formách, modifikácie nástrojov pri zmene požiadaviek na vzhľad alebo funkciu nástroja, naváranie hlbokých tvarov a mnoho ďalšieho. Laserom možno navárať širokú škálu materiálov od všetkých druhov nástrojových ocelí, cez hliník a jeho zliatiny, amcoloy, až po elektrolytickú meď.

Úspora času a nákladov

Laserové naváranie šetrí Váš čas a teda aj náklady potrebné na opravy foriem alebo nástrojov nielen vďaka vysokej rýchlosti samotného navárania, ale aj vďaka ostatným významným faktorom. Vďaka možnosti opravovať formu priamo na mieste, odpadá potreba demontáže a transportu veľkých foriem k naváraciemu prístroju z čoho vyplýva významná úspora času. Vďaka vysokej presnosti návarov zhotovených laserovou technológiou a minimálnych prídavkov na opracovanie sa minimalizuje čas potrebný na následné opracovanie navarenej vrstvy na požadované rozmery. Ako sme už písali vyššie, naváranie laserom prebieha bez tepelného ovplyvnenia okolitého materiálu a teda nie je potrebný predohrev resp. následné tepelné spracovania opravovaného dielca.

Zistite viac o našej ponuke v oblasti laserového navárania: https://hftechnik.sk/content/5-laserove-navaranie

Video z opravy formy naváraním laserom si môžete pozrieť TU.