TECHNOLOGIE DĚLENÍ MATERIÁLU

1. TECHNOLOGIE DĚLENÍ MATERIÁLU

2. Řezání materiálu kyslíkoacetylenovým plamenem Řezání materiálu vysokotlakým vodním paprskem Řezání materiálu laserovým paprskem

3. Řezání materiálu kyslíkoacetylenovým plamenem řezání oceli do tloušťky 200 mm pracovní plocha 4000 x 2000 mm přesnost výrobku ± 1 až 3 mm/m

5. Řezání materiálu vysokotlakým vodním paprskem síla děleného materiálu od 0,1 do 200 mm standardní přesnost výřezu pro tloušťky do 25mm je ± 0,07 – 0,4 mm více než 25 mm tloušťky matr. je přesnost ± 0,12 – 2,5 mm osa x (portál) 2,3,4 m, osa y 2 – 14 m po 1m, osa z 305 mm max. řezná rychlost 25 m/min šířka řezné spáry (průměr paprsku) při použití abraziva je 0,5 - 1,2 mm šířka řezné spáry čistým vodním paprskem 0,1 – 0,25 mm

6. Podstatou této metody dělení materiálů je obrušování děleného materiálu tlakem vodního paprsku. Pracovní tlak vody se pohybuje v rozmezí 800 - 4100 Bar. Tlakovým zdrojem jsou speciální vysokotlaká čerpadla,která se liší příkonem (9 - 75 kW) a průtokem vody (1,2 -7,6 l/min). Paprsek vzniká v řezací hlavě zakončené tryskou. Při zpracování měkkých materiálů používáme čistý vodní paprsek, pro ostatní případy je třeba použít abrazivní paprsek. Vhodnou příměsí je přírodní olivín nebo granát - abrazivo zvolené dle tvrdosti řezaného materiálu. Pohyb řezací hlavy a tedy celá dráha řezu je řízena počítačem dle předem sestaveného programu. Je možné provádět i tvarově složité řezy během jedné operace. Standardní přesnost výřezu je ± 0,2 mm/m. Dělený materiál není silově namáhán. Řezná hrana není nijak tepelně ovlivněna, vždy se jedná o studený řez. Tato skutečnost je velmi důležitá a také rozhodujícím způsobem odlišuje vodní paprsek od ostatních technologií na dělení materiálů, zvláště laseru a mikroplazmy. Po provedení řezu se směs vody a abraziva zachycuje v lapači (vaně), umístěné pod řezaným materiálem.

7. Vodní paprsek nyní dokáže řezat se stálým pracovním tlakem 6500 barů Rozhodujícím faktorem pro vysoký řezný výkon jsou tvar a rychlost vodního paprsku. ultra-vysokotlaké čerpadlo - olej o tlaku 210 barů působí na plochu nízkotlakého pístu o velkém průměru nízkotlaký píst je připojen k vysokotlakému pístu stlačuje vodu a vytváří aktuální tlak budoucího vodního paprsku pracovní tlak je výsledkem převodového poměru mezi plochou pístu, na který působí hydraulický olej, a plochou pístu, stlačujícího vodu převodový poměr povrchů je 31:1, z původních 210 barů je vytvořen tlak více než 6500 barů čím vyšší je tlak vody v dýze, tím vyšší je kinetická energie (rychlost) paprsku vyšší pracovní tlak ≈ nižší množství abrazivního materiálu ≈ nižší náklady

9. díky rychlejšímu vodnímu paprsku je možné řezat přesněji s nižší spotřebou abrazivního písku, přičemž ještě navíc snížíme spotřebu vody řezná rychlost vzroste od 30 do 50 % Výhody řezání vodním paprskem  studený řez, nedochází k tepelnému ovlivnění řezaného materiálu a tím ani ke změnám struktury minimální silové působení paprsku na řezaný materiál – nedochází ke vzniku mikrotrhlin univerzálnost – dělí téměř všechny materiály. Lze řezat i velmi obtížně dělitelné a jinak neobrobitelné materiály řez je bez otřepů,většinou odpadá nutnost následného opracování, odjehlování a srážení ostrých hran možnost provedení i nejsložitějších tvarů jedinou operací, včetně průchozích otvorů a drážek lze dosahovat vysokého využití polotovaru díky malému průměru paprsku a možnosti vyskládání více tvarů na jeden polotovar

11. nevznikají škodlivé emise do ovzduší a nedochází k chemickému působení na řezaný materiál Příklady dělených materiálů  ocel konstrukční,legovaná,tepelně zpracovaná,návarová s extrémní tvrdostí slitiny hliníku, titanu, mědi, niklu apod sklolaminát, kompozity, technické a reklamní plasty mramor, žula, pískovec,dlažba sklo, plexisklo elektroizolační a tepelně izolační kompozity těsnící a pěnové materiály,expandovaný grafit podlahové krytiny, překližka, balza

14. Řezání materiálu laserovým paprskem síla děleného materiálu od 1 do 15 mm ( konstrukční ocel ) síla děleného materiálu od 1 do 6 mm ( nerezová ocel ) pracovní plocha 3000x2000 mm přesnost výrobku ± 0,1až 0,5 mm

16. LASER Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, tj. 'zesilování světla stimulovanou emisí záření' Světlo je z laseru vyzařováno ve formě úzkého svazku; na rozdíl od světla přirozených zdrojů je polarizované, koherentní a monochromatické 1. Aktivní prostředí2. Zdroj záření3. Odrazné zrcadlo 4. Polopropustné zrcadlo5. Laserový paprsek Laser je tvořen aktivním prostředním (1), rezonátorem (3,4) a zdrojem energie(2)

17. Rezonátor Ve většině laserů světlo opakovaně prochází tzv. rezonátorem - optickou dutinou vymezenou zrcadly. V nejobvyklejších případech je rezonátor tvořen dvěma zrcadly, z nichž je jedno zcela odrazivé a druhé částečně propustné. Existují také kruhové rezonátory. Zrcadla se používají obvykle dielektrické zrcadlo, někdy se používá leštěný kov, např zlato. V některých případech (laserová dioda) má dostatečnou odrazivost samotné rozhraní aktivního prostředí se vzduchem. Pozn.: Některé lasery s dostatečně velkým ziskem v aktivním prostředí rezonátor nepotřebují a pracují superradiačně - to znamená, že záření stačí jediný průchod k získání dostatečné intenzity. Patří mezi ně např. dusíkový nebo měděný laser. Zrcadla v rezonátoru zdaleka nemusí být rovinná. Naopak, v řadě případů je výhodné použít nejen konkávní, ale i konvexní zrcadla. Stabilita záření v rezonátoru závisí na poloměrech křivosti zrcadel a délce rezonátoru.

18. Aktivní prostředí Aktivní prostředí je látka obsahující oddělené kvantové energetické hladiny elektronů; může se jednat o: plyn nebo směs plynů, hovoříme pak o plynových laserech monokrystal kde hladiny vznikají dopováním; takové lasery se nazývají pevnolátkové polovodič s p-n přechodem v případě diodových laserů organická barviva polovodičové multivrstvy – jsou základem kvantových kaskádních laserů volné elektrony v případě laserů na volných elektronech

19. Viditelné barevné spektrum Barevné spektrum - lidským okem viditelná část spektra elektromagnetického záření (380 až 750 nm odpovídá frekvenci 400-790 THz). - viditelné světlo Oko je nejcitlivější na elektromagnetické záření vlnové délky 555 nm (540 THz), tj. na zelenou barvu. nm nm Rentgenové záření Ultrafialové záření Infračervené záření Mikrovlnné záření RTG (X) UV IR T blízké ultrafialové záření o vlnové délce (400 – 200 nm), daleké ultrafialové záření (200 – 10 nm) rentgenové záření – vlnová délka 10 nm – 0,1 nm Infračervené záření zabírá ve spektru 3 dekády a má vlnovou délku mezi 760 nm a 1 mm mikrovlny - elektromagnetické vlny o vlnové délce větší než 1 mm a menší než 1 m, což odpovídá frekvenci 300 MHz – 300 GHz

20. Typy laserů

22. Bezpečnostní rizika Bezpečnostní symbol laseru třídy 2 a vyšší Pokud laser pracuje na určitých vlnových délkách, na které je schopno se oko soustředit a které mohou být dobře soustředěny sítnicí a rohovkou oka, tak vysoká koherence a malý rozptyl laserového paprsku může u některých typů laserů způsobit, že je přijímaný paprsek soustředěn pouze do extrémně malého bodu na sítnici. To vede k bodovému přehřátí sítnice a k trvalému poškození zraku. Lasery jsou rozděleny do bezpečnostních tříd: • třída I: možný trvalý pohled do svazku laserových paprsků • třída II: kontinuální a viditelné záření, přímý pohled do zdroje možný, oko ochrání mrkací reflex • třída III: • a) totéž jako třída II, ale oko již může být poškozeno za pohledu do zdroje pomocí optické soustavy (např. dalekohled) • b) nebezpečí poškození oka, nutno používat ochranné pomůcky (i při pozorování odrazu), max. emise 0,5 W • třída IV: totéž jako třída III b), emise překračuje výkon 0,5 W Běžně dostupné lasery bývají maximálně ve třídě III (optické soustavy cd přehrávačů) Výkonné lasery (třídy IV) jsou schopné způsobit popáleniny,řezné nebo tržné rány; případně způsobit požár.

23. Plynové CO2 lasery Plynové lasery patří k nejstarším typům laserů lasery se středním výkonem, 500–6 000 W (20 kW) řezání ocelových plechů do tloušťky 25 mm (dosáhlo se i 40 mm), řezání trubek a profilů možné řezat i hliník (do 15 mm) a mosaz (do 8 mm) nad 6 000 W se CO2 lasery používají zvláště pro svařování u automatizované velkosériové výroby, kdy se dosahuje hloubky svaru i 20 mm čtvercové stavby rezonátoru s recirkulací plynu turbodmychadlem Oproti pevnolátkovým a diodovým nemohou vést výstupní paprsek od jeho zdroje k místu užití optickým vláknem Zvláště se tento nedostatek začal pociťovat u robotizovaných pracovišť

25. Pevnolátkové Nd:YAG lasery v rozsahu výkonů do 10 kW Aktivní prostředí této skupiny laserů tvoří pevné krystalické, případně amorfní látky, dopované příměsí vhodných plynů Nd:YAG lasery (vyzařování na vlně 1,064 µm), kde yttrito-hlinitý granát (YAG) je dopován ionty neodymu Nd Jejich výhodou, na rozdíl od plynových laserů, je zde ale možnost vedení výstupního paprsku optickým vláknem, což dává obzvláště dobré možnosti pro aplikace u robotizovaných a automatizovaných pracovišť nad 2 000 W se používá především ke svařování pevnolátkových laserů užívá i pro 3D opracování Lasery nižších výkonů jsou vhodné pro práce v jemné mechanice a elektronice, popisování, mikroopracování až filigránské práce

27. Výkonové diodové lasery Diodové polovodičové lasery s vyzařováním na vlnové délce 790–980 nm V obvyklém výkonovém rozpětí do 250 W se používají k řezání a svařování plastů a kovových fólií, případně k pájení Diodové výkonové lasery mají dobrou účinnost, nízké investiční i provozní náklady i vysokou životnost U těchto laserů je možné poměrně snadné přelaďování v širokém rozmezí vlnových délek, které se docílí změnou zastoupení jednotlivých prvků v polovodiči

28. Excimerové lasery vyzařují v oblasti spektra přibližně od 157 do 351 nm pracují s halogenidy nebo oxidy vzácných plynů Pro svou krátkou vlnovou délku v ultrafialové části spektraposkytují tyto lasery opracování s ostrými okraji, přičemž jen minimálně tepelně zatěžují okolí dopadu paprsku Používají se proto především pro práce v oborech elektroniky a jemné mechaniky Lambda SX 540 C s výkonem 540 W, vyzařující na vlně 308 nm a dávající v pulzu 700 až 900 mJ

29. Konstrukce stroje

33. Řídící technika

34. Bezpečnost

35. Laserový paprsek

36. Programování