Исследование технологии лазерной очистки поверхности нержавеющей стали
В этой статье представлены концепция и основной принцип технологии лазерной очистки, а также используется экспериментальный метод для изучения эффекта лазерной очистки поверхности нержавеющей стали. Тест показывает, что технология лазерной очистки поверхности может быстро удалить цвет окисления сварных швов из нержавеющей стали и зоны термического влияния, а также краску и ржавчину на поверхности нержавеющей стали и может сформировать новый пассивирующий слой.
Основной принцип технологии лазерной очистки
Технология лазерной очистки относится к использованию высокоэнергетического лазерного излучения рабочей поверхности, так что поверхность грязи, пятен ржавчины или покрытий происходит мгновенное испарение или удаление, высокоскоростное эффективное удаление прилипания поверхности объекта очистки или поверхностного покрытия, поэтому как добиться чистого процесса.
Лазеры вместе с электронными и ионными пучками вместе называются высокоэнергетическими пучками. Общей чертой является то, что лучи несут высокую энергию для передачи в космос. Путем фокусировки можно получить излучение с плотностью мощности 104-1015Вт/см² вблизи фокальной точки, которая является источником тепла с наибольшей интенсивностью. . Лазер имеет характеристики высокой яркости, высокой направленности, высокой монохроматичности и высокой когерентности, которые не имеют себе равных с обычными источниками света. Используя высокую яркость лазера, после фокусировки линзой вблизи фокуса может создаваться температура в тысячи и даже десятки тысяч градусов. Высокая направленность лазера позволяет эффективно передавать лазер на большие расстояния. Монохроматичность лазера чрезвычайно высока, а длина волны одна, что способствует фокусировке и выбору длины волны. Лазерный свет, излучаемый лазером, передается от оптического волокна к фокусирующей линзе, а после фокусировки достигает поверхности очищаемой заготовки из внутреннего отверстия сопла. Обычно используется сопло с небольшим отверстием, соосным с лазером, для подачи газа под давлением в зону очистки. Газ обеспечивается вспомогательным источником газа, и его основная функция заключается в предотвращении загрязнения линзы брызгами и дымом, а также в очистке поверхности заготовки и усилении теплового эффекта лазера и материала.
Как показано на рисунке 1, после поглощения энергии лазера загрязняющие вещества на поверхности объекта либо испаряются и улетучиваются, либо мгновенно нагреваются и расширяются, чтобы преодолеть силу адсорбции поверхности на частицы, чтобы их можно было разделить. с поверхности предмета, тем самым достигая цели очистки. В настоящее время существуют некоторые разногласия по поводу механизма лазерной очистки, но большинство механизмов могут разумно объяснить некоторые явления в экспериментах по лазерной очистке, которые обычно включают лазерное испарение, лазерное отслаивание, тепловое расширение частиц грязи, вибрацию поверхности подложки и т. д. четыре аспекта вибрации частиц; более того, лазерная очистка часто является результатом одновременного действия нескольких механизмов.
Рисунок 1 Принцип лазерной очистки
Механизм лазерной очистки в зависимости от адгезии поверхности и теплофизических параметров подложки различается по размерам. Когда адгезия поверхности и теплофизические параметры материала подложки значительно различаются, механизм лазерной очистки включает в себя: абляционное испарение, механизм тепловой вибрации и термоудара и механизм акустического разрушения, такой как лазерная очистка краски и резинового слоя. Когда поверхностная адгезия и теплофизические параметры материала подложки не различаются, в основном действует абляционный механизм испарения, такой как лазерное удаление ржавчины.
Исследования по очистке поверхности сварного шва из нержавеющей стали
В моей компании длительное массовое производство кузова автомобиля из нержавеющей стали T4003 и большей части корпуса из нержавеющей стали, материалы из нержавеющей стали при сварке, местные детали из-за монтажного зазора очень плохие, что приводит к большому подводу тепла, особенно когда использование тонкой пластины толщиной около 3 мм приведет к окислению поверхности вблизи сварного шва из нержавеющей стали и обратного сварного шва, разрушая первоначальный пассивирующий слой материала, так что коррозионная стойкость материала снижается или даже выходит из строя. Некоторые изделия из нержавеющей стали не требуют покраски или окраски прозрачным цветным лаком, чрезмерное окисление, вызванное разницей в цвете, серьезно повлияет на общую красоту автомобиля. Переокисление сварного шва из нержавеющей стали в основном происходит на внешней поверхности корпуса, такой как боковая стенка, нижняя пластина боковой стенки и другие части, особенно соединительные детали боковой стенки и пластины торцевой стенки (поперечина торцевой стенки), как показано на Фигура 2.
Рис. 2 Наружная поверхность сварного шва корпуса из нержавеющей стали Зона термического влияния чрезмерное окисление
В соответствии с рекомендациями стандарта AWS D18.2 и стандарта AS 1554.6 на поверхности сварного шва и околошовной зоны допускается наличие оксидов светло-соломенного цвета, а образцы 1~3 на рис. 3 — синего, коричневого и черного цвета. оксиды не соответствуют требованиям. Помимо окисления сварного шва, корпуса из нержавеющей стали при производстве локальной ржавчины или других загрязнений и других проблем, проект намерен проверить использование технологии лазерной очистки поверхности, чтобы избавиться от чрезмерного окисления и ржавчины и других примесей на поверхности нержавеющей стали. стали и коррозионной стойкости обработанной поверхности методом испытаний.
Рис. 3. Образцы обесцвечивания сварного шва и зоны термического влияния из нержавеющей стали (AWS D18.2:2009)
(1) В процессе испытаний выбирается ручное устройство для лазерной очистки мощностью 65 Вт, путем настройки параметров можно получить различные эффекты, различные эффекты обработки при различных параметрах показаны на рисунке 4, с помощью нескольких испытаний, чтобы достичь идеального состояния поверхности, разумного параметра. настройки следующие:
① Мощность лазера: 65 Вт.
② Точечное совпадение: 1.2.
③ Ширина импульса: 30~240 нс.
④ Энергия импульса: {{0}}.1~ 0.8 мДж, оптимальная энергия 0.1~0.2 мДж.
Рисунок 4. Испытание на очистку поверхности образца из нержавеющей стали.
(2) В результате испытаний удалось удалить весь оксидный слой со сварного шва и зоны термического влияния после обработки устройством для лазерной очистки при указанных выше параметрах, как показано на Рисунке 5~Рисунке 7.
Рисунок 5. Сравнение до и после очистки стыковых швов
Рисунок 6. Сравнение фронтальной зачистки угловых швов до и после.
Рис. 7. Сравнение до и после очистки обратной стороны углового шва
В соответствии с состоянием обработанной поверхности и разницей в скорости поглощения света, регулируя длину волны и другие параметры, лазер может не только очищать оксидный слой поверхности металла, но также быстро очищать поверхность нержавеющей стали от ржавчины и краски (см. Рисунок 8 ~ Рисунок 9)
Рисунок 8. Очистка верхней боковой балки от ржавчины
Рисунок 9 Очистка лака
Лазерная очистка поверхности может не только полностью удалить оксидный слой сварного шва и зоны термического влияния, но и сформировать новый пассивирующий слой для предотвращения повторного образования ржавчины. Для проверки коррозионной стойкости нового пассивирующего слоя было проведено сравнительное испытание коррозионной стойкости в естественных и искусственных условиях окружающей среды. Испытание проводилось путем локальной лазерной очистки двух испытательных пластин, которые хранились в различных условиях в течение определенного периода времени для наблюдения за коррозионной ситуацией. Ситуация с коррозией показана на Рисунке 10: Тестовая пластина 1 находилась на открытом воздухе в течение 6 месяцев, и было замечено, что на неочищенной поверхности было много следов ржавчины, в то время как после лазерной очистки поверхность была лишь слегка ржавой. . Тестовая пластина 2 была помещена в помещение при комнатной температуре на 6 месяцев, и было замечено, что на неочищенной поверхности появился естественный цвет окисления, и после лазерной очистки на поверхности не наблюдалось обесцвечивания или ржавчины, и она по-прежнему имела металлический цвет.
Рис. 10 Изображение образца пластины из нержавеющей стали после очистки в течение 6 месяцев
Технология лазерной очистки поверхности позволяет быстро удалить цвет окисления сварного шва и зоны термического влияния нержавеющей стали, а также краску и ржавчину на поверхности нержавеющей стали; технология лазерной очистки поверхности позволяет сформировать новый пассивирующий слой с хорошей коррозионной стойкостью; поверхность нержавеющей стали после лазерной очистки не имеет большой цветовой разницы с исходной поверхностью.
Если вы хотите узнать больше о MRJ-Laser, посетите:
Машины для лазерной очистки:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Лазерные маркировочные машины:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Лазерные сварочные аппараты:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
