|
|
Hybridní svařování laser-MIG ocelí pro energetiku
Mrňa, Libor ; Šebestová, Hana ; Horník, Petr ; Novotný, Jan
Svařování laser-MIG může vést k heterogenitě svarového kovu, kdy oblast kořene má chemické složení odpovídající svařovanému materiálu, zatímco oblast hlavy svaru je vyplněna spíše přídavným materiálem, jehož chemické složení může být odlišné. Článek se zabývá využitím hybridní technologie laser-MIG pro svařování žárupevných korozivzdorných martenzitických ocelí používaných při výrobě dílů parních turbín. Pro svařování byl vyvinut hybridní systém umožňující měnit šířku stopy laserového svazku, díky čemuž bylo dosaženo svarů chemické homogenity svarového kovu.
|
|
|
Svařování materiálů pro výrobu energetických zařízení laserem a hybridní technologií laser-MIG, hybridní navařování
Mrňa, Libor ; Šebestová, Hana ; Novotný, Jan ; Beran, D.
Technologie laserového svařování je známá spíše z oblasti automotive, kde se používá pro rychlé a kvalitní svařování tenkých plechů karoserie. Výroba energetických zařízení je specifická jednak používanými materiály (převážně martenzitickými korozivzdornými ocelemi) a jednak i podstatně většími tloušťkami svařenců. Na ÚPT je prováděn výzkum svařitelnosti těchto materiálů pomocí technologie laserového svařování a pomocí hybridní technologie laser-MIG. Článek popisuje zkušenosti jak s obecnou svařitelností těchto materiálů laserem a hybridním laser-MIG, tak i praktické aplikace svařování dílů parních turbín. Konečně je také diskutována možnost navařování stelitů pomocí hybridní technologie laser-MIG.
|
|
|
Microstructure modifications of Al-Si-coated press-hardened steel 22MnB5 by laser welding
Šebestová, Hana ; Horník, Petr ; Mika, Filip ; Mikmeková, Šárka ; Ambrož, Ondřej ; Mrňa, Libor
Weld microstructure depends on the characteristics of welded materials and parameters of welding technology, especially on the heat input that determines the peak temperature and the cooling rate. When the coated sheets are welded, the effect of the chemical composition of the coating must be also considered even though its thickness is only a few tens of microns. During 22MnB5+AlSi laser welding experiments, the ferrite-stabilizing elements of coating modified the weld metal microstructure. Ferrite appeared in a quenched weld metal. The rapid cooling rate accompanying welding with a focused beam limited the homogenization of the weld metal which resulted in the formation of ferritic bands in the regions rich in Si and especially in Al. On the other hand, a high level of homogenization was reached when welding with the defocused beam. The ferritic islands uniformly distributed in the weld metal were formed at 0.4 wt% and 1.6 wt% of Si and Al, respectively. The doubled heat input reduced the Al content to 0.7 wt% insufficient for the ferrite formation at still relatively high cooling rates. Predicting the distribution of ferrite in the weld metal is challenging due to its dependence on various factors, such as cooling rate and the volume of dissolved coating, which may vary with any modifications made to the welding parameters.
|
|
|
Výzkum dynamiky laserového svařovacího procesu
Horník, Petr ; Mendřický, Radomír (oponent) ; Šebestová, Hana (oponent) ; Mrňa,, Libor (vedoucí práce)
Laserové svařování je moderní metoda svařování, která byla široce přijata průmyslem. S rostoucími nároky na kvalitu svarů se s výhodou uplatňuje automatizované svařování a jsou tlaky na implementaci sledování procesu svařování v souladu s konceptem Průmyslu 4.0. Tato disertační práce rozvíjí metody sledování laserového svařovacího procesu. Výsledná kvalita svaru je do značné míry ovlivněna chováním paroplynového kanálu nazývaným keyhole generovaného laserovým svazkem. Přímé pozorování Keyhole během procesu svařování je však obtížné a často se volí nepřímé metody, přičemž důraz je kladen na bezkontaktní optické metody. Nejprve je ověřeno sledování obláčku plazmatu pomocí fotodiody a následně navržen inovativní přístup detekce zpětně odraženého laserového záření pomocí kamery. Za tímto účelem je sestaven optický nástavec pro koaxiální sledování svařovacího procesu na vlnové délce laseru. Cílem této práce je shrnout možnosti detekce stavu svařovacího procesu a navrhnout variantu přijatelnou pro průmyslovou praxi. Obrazová data získaná v průběhu procesu představují distribuci intenzity odraženého laserového záření. K extrakci znaků z distribuce intenzity jsou použity metody deskriptivní statistiky a segmentace obrazu. Distribuce odraženého laserového záření je dána do souvislosti s procesními parametry, geometrií keyhole a některými svarovými vadami.
|
|
|
Opracování skleněných materiálů ultrakrátkými pulzy
Novotný, Jan ; Mrňa, Libor ; Horník, Petr ; Šebestová, Hana
Využití ultrakrátkých pulzů laseru pro obrábění skleněných materiálů je slibnou metodou pro řezání, vrtání i vytváření obecných tvarů. Díky prakticky nulovému tepelnému ovlivnění nedochází k poškození materiálu. Je také možné provádět dělení povrstvených materiálů bez poškození těchto vrstev. Přeným polohováním svazku jsou vytvářeny prostorové struktury jak pro optické (zejména mikroelementy), tak pro mikrofuidické použití. Optické elementy jsou následně dokončeny jinými technologiemi do potřebné jakosti povrchu.
|
|
|
Laserové svařování s oscilací svazku
Šebestová, Hana ; Horník, Petr ; Novotný, Jan ; Mrňa, Libor
Svařování s oscilací laserového svazku je obvykle doprovázeno poklesem hloubky průvaru díky přechodu z keyhole do kondukčního režimu. Na základě rozložení hustoty výkonu v příčném směru (v oscilačním průměru) je možné přibližně predikovat tvar svaru bez nutnosti výpočtu vedení tepla v materiálu. Při vhodně zvoleném oscilačním módu a jeho parametrech je možné rovněž dosáhnout i hlubokého průvaru.
|
|
|
Technologie laserového svařování s dynamickým vychylováním svazku - principy a využití
Mrňa, Libor ; Horník, Petr ; Novotný, Jan ; Šebestová, Hana
Technologie laserového svařování s dynamickým vychylováním svazku - tzv. wobbling, rozšiřuje možnosti vlastního laserového svařování. Wobbling v principu znamená, že pomocí rozmítací jednotky obsažené v laserové svařovací hlavě se k základní svařovací trajektorii přičítá rozmítací křivka (kružnice, úsečka a další). Změnou rozmítacích parametrů lze měnit nejenom šířku svarové housenky, ale i distribuci dopadajícího laserového záření, potažmo tepla, v rámci příčného rozměru svarové housenky. Článek pojednává o simulaci vlivu rozmítacích parametrů (pro různé tvary rozmítacích křivek) na rozdělení intenzity laserového záření a porovnání výstupů těchto simulací s geometrií reálně vytvořených svarů. Na závěr jsou uvedeny dva praktické příklady využití této svařovací technologie v průmyslové praxi.
|
|
|
Svařování vysokopevnostní pohliníkované oceli 22MnB5
Šebestová, Hana ; Horník, Petr ; Mikmeková, Šárka ; Novotný, Jan ; Mrňa, Libor
Povlaky na bázi Al-Si jsou hojně používány jako povrchová ochrana ocelových plechů 22MnB5 proti oxidaci během procesu kalení při lisování, při kterém získávají svoji pevnost. Laserové svařování je vhodnou technologií spojování kalených výlisků, protože při něm nevzniká široká tepelně ovlivněná oblast s degradovanou mikrostrukturou. Díky vysoce koncentrované energii svazku dochází k velmi rychlému ohřevu i následnému ochlazování materiálu. Důsledkem je ale nedostatečná homogenizace svarového kovu. V místech bohatých na hliník z povlaku vznikají v martenzitické matrici feritické pásy, které snižují pevnost svaru o více než třetinu oproti základnímu materiálu. Zařazením elektrického oblouku s nízkou energií bezprostředně za laserový svazek je možné dosáhnout pomalejšího ochlazování svarového kovu, redukce feritických pásů a zvýšení pevnosti svarových spojů až na 90 % meze pevnosti základního materiálu.
|
|
|
Možnosti 3D tisku kovů metodou WAAM
Mrňa, Libor ; Horník, Petr ; Šebestová, Hana ; Jambor, Michal
Příspěvek se zabývá 3D tiskem technologií WAAM. Prezentuje výsledky zkoušek mechanických vlastností součástí navařených z nízkouhlíkové oceli a hodnotí jejich anizotropii. Mechanické vlastnosti jsou porovnány s vlastnostmi běžné konstrukční oceli obdobného chemického složení. Dále jsou představeny možné výstupy simulace technologie WAAM.
|
|
|
Prostorové rozložení zpětně odraženého laserového záření při laserovém svařování
Horník, Petr ; Mrňa, Libor ; Šebestová, Hana ; Novotný, Jan
Laserové zdroje běžně používané v průmyslu bývají vybaveny detektorem zpětně odraženého záření, které který brání vzniku potenciálně nebezpečných situací vypnutím laseru v případě příliš velkého zpětného odrazu. Laserové záření se však není nikdy celé úplně absorbováno materiálem a v určité míře se při laserovém svařování odráží vždy. Tento detektor lze použít také ke sledování svařovacího procesu. Výstupem je hodnota intenzity vracející se zpět optickým vláknem. Pro lepší pochopení toho, které části procesu nejvíce přispívají k hodnotě zpětného odrazu byla navržena optická sestava s kamerou snímající na vlnové délce procesního laseru.
|
host ::
RSS.