Okrem ocele je hliník najčastejšie používaným stavebným materiálom. Jeho najväčšou výhodou je, že je rovnako pevný, ale má asi len polovičnú hmotnosť. Preto je u ľahkých konštrukcií výhodné použitie hliníka.
Čistý hliník (Al99,5) nie je veľmi pevný. Používa sa však ako základ pre zliatiny s pevnosťou zodpovedajúcou oceli. Vlastnosti čistého hliníka sa môžu meniť pomocou zliatin. Napríklad pridanie horčíka značne zvyšuje pevnosť materiálu.
Zváranie hliníka je obzvlášť ťažké. Materiál je totiž obklopený vrstvou oxidu. Tá sa topí iba pri teplote okolo 2 015 stupňov Celzia, zatiaľ čo hliník sa topí pri teplote okolo 650 stupňov v závislosti od zliatiny. Ak by sa vrstva oxidu mala roztaviť obvyklým spôsobom, hliník by odtekal a zváranie by nebolo možné.
Giant Bolt Forging Process！Rare Complete Production！
Využitie horčíka v biodegradovateľných zariadeniach
Vedci z EPFL vyvinuli nový biologicky odbúrateľný obvod, ktorý sa dá implantovať do tela pacienta, aby na konkrétne miesto v tele doručil lieky proti bolesti. Biodegradovateľné zariadenie je založené na princípe mikrorezonátora s rozmerom 3 milimetre na šírku a s hrúbkou len dva mikróny.
Tieto mikrorezonátory, vyrobené z horčíka, majú špirálovitý tvar a po vystavení striedavému elektromagnetickému poľu dokážu generovať slabý neškodný elektrický prúd. V praxi to znamená, že mikrorezonátor sa dá do tela pacienta implantovať tak, aby uvoľňoval lieky na požiadanie. Ak sú potrebné lieky proti bolesti, zariadenie sa aktivuje aplikáciou elektromagnetického poľa zvonka tela, ktoré roztopí kapsuly a uvoľní lieky. Týmto spôsobom sa dá dávka liečiva udržiavať pod kontrolou v mieste, kde je zariadenie.
Prečítajte si tiež: Komplexná starostlivosť o pohybový aparát: Walmark Vápnik Horčík Zinok
Tím výskumníkov tvrdí, že zariadenie sa dá nastaviť tak, aby reagovalo na konkrétne vlnové dĺžky a roztavilo rôzne kapsuly liekov v rôznych časoch, čiže sa dajú uvoľniť lieky na požiadanie v určenom poradí podľa predpisu. Po zahriatí zariadenia by malo trvať asi sekundu, kým sa liečivo v tele uvoľní.
Zariadenie sa vyrába tak, že sa horčík najskôr nanesie na substrát a potom sa vystreľovaním iónov formuje materiál do požadovanej štruktúry. Cieľom nového zariadenia je vytvorenie menej invazívneho spôsobu podávania liekov proti bolesti, najmä v prípade pacientov, ktorí po operácii potrebujú silnejšie lieky. Hoci ide o zaujímavý nápad, tím vedcov zatiaľ netestoval celé zariadenie, ale zatiaľ vytvoril iba mikrorezonátory.
Laserové technológie a ich využitie
Laserové technológie sa v súčasnosti vo výrobe objavujú čoraz častejšie. Nahrádzajú staré priemyselné procesy vo viacerých oblastiach a používajú sa napríklad na značenie, čistenie alebo textúrovanie materiálov. Aj atramentovú tlač a tlačené etikety je v súčasnosti možné takmer kompletne vymeniť za popisovanie laserom. Podobne aj chemické ošetrenie, abrazívne tryskanie a iné metódy čistenia postupne zase nahrádza laserové čistenie a textúrovanie.
Tento trend však neprišiel náhodou a má svoje opodstatnenie - laser poskytuje v rámci výrobného procesu podstatné výhody oproti iným alternatívam. Na trhu dokonca existuje mnoho firiem, ktoré sa špeciálne zameriavajú na spomínané práce. Priemyselné spoločnosti tak môžu delegovať časť ich výrobného procesu na tieto špecializované podniky, čo v konečnom dôsledku podstatne znižuje ich náklady na prevádzkovanie výroby, zatiaľ čo výsledky ostávajú konzistentné a kvalitné. Okrem iného to zvyšuje aj produktivitu, a zároveň zjednodušuje aj celé fungovanie výrobnej haly.
Laserové značenie
Jedným z najpodstatnejších spôsobov využitia laserov vo výrobnom procese je laserové značenie. Laserové značenie je proces označovania dielov alebo výrobkov pomocou laseru. Táto technológia využíva energiu laserového lúča na vytváranie kvalitných značiek priamo na povrchu predmetu. Rôzne kombinácie parametrov laseru ako jeho rýchlosť, výkon a zaostrenie lúča na predmet vedú k rozličným laserovým procesom. Každá z týchto metód má svoje špecifické výhody a spôsoby použitia.
Prečítajte si tiež: Správne hnojenie viniča
Laserové leptanie a laserové gravírovanie však nie sú jedinými metódami popisovania, ktoré sa používajú v priemysle. Technológia laserového gravírovania sa zvyčajne používa na gravírovanie kovových predmetov, ktoré môžu neskôr podliehať rôznym formám opotrebenia alebo povrchovej úprave. Zatiaľ čo laserové leptanie roztaví povrch materiálu a tým zmení jeho štruktúru, laserové gravírovanie povrch materiálu sublimuje, čiže premení priamo na plyn, a tým v ňom vytvorí relatívne hlboké trhliny viditeľné voľným okom.
Na dosiahnutie sublimácie však musí stroj vyprodukovať dostatočne veľa energie na to, aby sa povrch materiálu mohol dostať na teplotu odparovania už v priebehu milisekúnd. Najvýznamnejšou vlastnosťou tohto procesu je totiž jeho schopnosť gravírovať 2D kódy, ktoré si zachovávajú vysokú mieru čitateľnosti aj po následnom spracovaní. Gravírovaním dokážeme vytvárať dostatočne hlboké značky, aby odolali oderu a väčšine typov povrchových úprav. Gravírovanie sa zvykne použiť napríklad na značenie vstrekovacích foriem alebo VIN kódov na sklách aut.
Laserové leptanie je proces, ktorý vytvára značky na dieloch a výrobkoch tavením ich povrchu. Na vytvorenie reliéfnej stopy laserový lúč vyžaruje vysoké množstvo energie na malú plochu. Výsledkom je to, že povrch materiálu sa taví a rozširuje. Je to veľmi flexibilná metóda - dá sa použiť pri práci s väčšinou kovov.
Všetky metódy laserového značenia majú jednu spoločnú vlastnosť: laserový lúč pulzuje a v určitých intervaloch uvoľňuje prudké výboje energie. Počas 1 sekundy môže 100W pulzujúci laser uvoľniť 100 000 výbojov. Keď lúč dorazí na povrch, materiál pohltí jeho energiu a zmení sa na teplo. Hoci povrch materiálu odrazí veľkú časť energie lúča, časť tejto energie tiež absorbuje a premení na teplo. Keď sa materiál v priebehu milisekúnd roztaví a ochladí, na povrchu sa objavia lokalizované zmeny.
Najpodstatnejšou výhodou leptania je rýchlosť, s ktorou vďaka nemu dokážeme spracovať výrobky. Laserové leptanie je viac než dvojnásobne rýchlejšie ako gravírovanie a žíhanie. Preto sa zvyčajne používa vtedy, keď musí byť proces laserového značenia čo najrýchlejší, za účelom zvýšenia produktivity danej výrobnej linky. Táto technológia dokáže takmer v okamihu roztaviť povrch materiálu a vytvoriť na jeho povrchu vysoké a nízke nerovnosti. Čím je výkon lasera vyšší, tým zvykne byť rýchlejší. Pre väčšinu spôsobov aplikácie značenia maximálny výkon lasera, ktorý budete potrebovať je okolo 100 W.
Prečítajte si tiež: Ako užívať zinok a horčík spoločne?
Systém s rovnakým výkonom však môže leptať rýchlejšie ako iný, pokiaľ má lepšie optické komponenty a optimalizované parametre lasera. Výsledné značenie je trvalé. Značka vyleptaná laserom zostane čitateľná počas celej životnosti výrobku s výrazne vyššou kvalitou čitateľnosti ako pri iných technológiách priameho značenia dielov. Je však nutné poznamenať, že laserové leptanie má aj určité obmedzenia. Abrazívne úpravy, ako napríklad tryskanie, typicky odstraňujú laserom vyleptané značky. Ide o to, že jamky vytvorené gravírovaním poskytujú lepšiu ochranu proti oderu ako vystúpené stopy vzniknuté pri leptaní.
Laserové žíhanie
Základným princípom tohto procesu je pomalé zahrievanie kovov laserovým lúčom a následná premena jeho chemických vlastností. Pri zahrievaní kovu dochádza k difúzii kyslíka pod jeho povrchom. Kov začne vnútri oxidovať. Hrúbka vnútornej vrstvy oxidu závisí od najvyššej teploty, ktorú povrch kovu dosiahne počas jeho zahrievania. Vo väčšine prípadov hrúbka nedosahuje viac ako 300 nm.
Je to jedno z mála riešení na značenie nehrdzavejúcej ocele, ktorej povrch musí zostať značením nedotknutý. Dôvod je jednoduchý. Žíhanie je jediným procesom, ktorý vytvára trvalé značky a zároveň zachováva prirodzenú odolnosť súčiastky voči korózii. Kov iba ohrieva namiesto toho, aby do neho gravírovalo, takže nedochádza k roztaveniu povrchu materiálu. Namiesto toho spôsobuje chemickú zmenu pod jeho povrchom. Táto metóda je užitočná pre značenie takých dielov ako sú výfukové potrubia z nehrdzavejúcej ocele, ktoré si musia zachovať vysokú odolnosť voči korózii. Používa sa aj na estetické aplikácie, ako sú firemné logá.
Využitie v priemysle
Potreba sledovania a identifikácie výrobkov vo výrobnom priemysle neustále rastie. Tieto laserové metódy používajú na popisovanie všetkých typov kódov vrátane čiarových a QR kódov, ale aj sériových čísel a alfanumerických znakov. „Mnohí naši klienti značia svoje výrobky kvôli tomu, aby zaručili ich sledovateľnosť“, uvádza Roman Janek, majiteľ firmy JANTECH SK, s. r. Výrobcovia automobilov už dlho vyžadujú sledovateľnosť od svojich dodávateľov.
Ako prví začali používať dátový maticový kód ako spôsob jednoznačnej identifikácie dielov, ktoré idú do finálnej zostavy. Diely sa skenujú v rozhodujúcich krokoch celého reťazca výroby, aby sa zabezpečila zhoda a presadenie zodpovednosti. Laserové značenie sa široko používa najmä v automobilovom priemysle. Tento priemyselný odbor bol jedným z prvých, ktorý začal označovať diely. Značky musia byť trvalé a čitateľné, pretože väčšina týchto dielov je vystavená vysokým teplotám a tlaku.
V batériovom akumulátore nájdeme stovky článkov, modulov a iných častí, ktoré treba v rámci sledovateľnosti identifikovať a popisovanie laserom je vďaka svojej rýchlosti a odolnosti na tento účel najvhodnejšou technológiou. Pomocou laseru tak výrobcovia batérii vytvárajú trvalé značky na článkoch, elektródach, a batériových moduloch.
Letecký a kozmický priemysel je jedným z najvýznamnejších odvetví na svete. Nie je absolútne žiadny priestor na chybu, pretože vo veľkých výškach lietadla podstupujú obrovskej zaťaží a tlaku. Lietadlá sa skladajú z tisícov presných dielcov. Všetky tieto komponenty si vyžadujú sériové čísla, identifikačné štítky a čiarové kódy. Leptanie sa používa, keď je potrebné značenie na úrovni povrchu.
Tabuľka: Prehľad laserových metód značenia
| Metóda | Princíp | Výhody | Nevýhody | Použitie |
|---|---|---|---|---|
| Laserové leptanie | Tavenie povrchu materiálu | Rýchlosť, flexibilita | Nižšia odolnosť voči oderu | Rýchle značenie, automobilový priemysel |
| Laserové gravírovanie | Sublimácia povrchu materiálu | Vysoká odolnosť voči oderu, čitateľnosť | Pomalší proces | Značenie kovových predmetov, VIN kódy |
| Laserové žíhanie | Zahrievanie povrchu materiálu | Zachovanie odolnosti voči korózii | Obmedzená hĺbka značenia | Značenie nehrdzavejúcej ocele, výfukové potrubia |
