Laserové kalení, navařování a svařování
Technologický park společnosti KULIČKOVÉ ŠROUBY KUŘIM, a.s. byl obohacen o vývojové pracoviště povrchových úprav, disponující laserem s možností výměny laserových hlav. Toto laserového robotizovaného pracoviště nabízí technologie laserového kalení, navařování i svařování. Od loňského roku, kdy začali ve firmě laserové robotické pracoviště používat, bylo provedeno mnoho zkoušek a jejich výsledky, resp. některé z nich jsou popsány v tomto příspěvku.
Oproti klasickým způsobům ohřevu včetně kalení indukčního je u laserové technologie výrazně menší celkové vnesené teplo. Proto se k chlazení kalených dílů nepoužívá vnější prostředí, např. voda, ale postačí vnitřní odvod tepla, kdy se teplo rozptyluje do těla kalené součásti. Tím pádem je ochlazování dílu pro materiál více šetrné, a díl po kalení není namáhán tak vysokým vlastním napětím s rizikem výskytu trhlin.
Zdroj energie, tedy kalicí hlavu „drží“ šestiosé robotické rameno a kalený kus je upnut v polohovadle. Proto mohou být laserem kaleny tvarově i velmi náročné díly, a není třeba žádných dalších přípravků nebo speciálních pomůcek, jako například induktorů při indukčním kalení (viz. obr. 1). Ke kalení se používá skenovací hlava a dva režimy kalení. Režim konstantní teploty povrchu a režim konstantního vneseného výkonu. Šíře pásu zakalení je minimálně 2,5 mm a maximálně 40 mm.
Vzhledem k velmi malým deformacím dílů po kalení je možné některé součásti obrobit za „měkka“ i bez přídavků na dokončovací obrábění. Např. deformace hřídele průměru 50 mm po kalení laserem z materiálu 42CrMo4 s povrchovou tvrdostí přes 60 HRC nepřesáhne hodnotu 7 µm (obr. 2).
Jak již bylo řečeno, laserové kalení nese nízké riziko vzniku trhlin, protože zatěžuje materiál malými vlastními napětími. V neposlední řadě i z této příčiny je tato technologie vhodná i ke kalení grafitických litin (zejména litiny s kuličkovým grafitem, ale i šedé litiny), které jsou oproti ocelím na vznik trhlin více náchylné. Výhodou je také skutečnost, že se povrch dílu ohřeje velice rychle, řádově v desetinách sekund, a nedochází k vypalování grafitu. Ten v zakalené kovové matrici zůstává jako samomazná složka a nedochází tak k degradaci příznivých kluzných vlastností. Na obrázku metalografického výbrusu (obr. 3) je vidět, že grafit je před kalením i po kalení ve stejném stavu. V horní světlé zakalené části je dosaženo tvrdosti 611 HB ( ̴57,5 HRC), tmavší původní nezakalená část má tvrdost 292 HB ( ̴30,5 HRC). Tvrdost po zakalení je dána chemickým složením a dalšími parametry. U některých vzorků bylo dosaženo tvrdosti 725 HB ( ̴67 HRC).
Při navařování laserem se dosahuje velmi dobrých výsledků při opravách vad litinových odlitků. Na obrázku metalografického výbrusu (obr. 4) je patrný návar na litinový díl, kde nebyl teplem téměř ovlivněn základový materiál a návar má tvrdost 235 HB ( ̴21,5 HRC).
www. ks-kurim.cz
584
