От производственных предприятий и медицинских лабораторий до автомобильной, авиационной и сталелитейной промышленности, лазер становится наиболее предпочтительным методом очистки поверхности материалов.
Хотя использование лазеров в резке, сверлении и сварке хорошо известно, в настоящее время его адаптация в промышленной очистке является относительно новой и неизученной.
Это текущее применение лазеров стало результатом необходимости применения неопасного, неабразивного метода очистки, который мог бы использоваться в качестве замены в тех случаях, когда ранее использовались химические, ручные и абразивные методы струйной обработки.
Преимущества использования лазеров для очистки
Основные проблемы, связанные с обычными методами очистки, включают негативное воздействие на окружающую среду и износ на подложке. Системы абразивоструйной очистки создали значительное количество отходов и повредили деликатные поверхности, в то время как использование химических растворителей привело к образованию потенциально опасных паров и жидких отходов.
Это привело к адаптации лазерной технологии для очистки поверхностей. Благодаря многочисленным преимуществам, лазерная очистка в настоящее время является наиболее эффективным методом удаления нежелательных веществ с поверхности материалов.
В настоящее время существует широкий спектр систем импульсной лазерной очистки и удаления покрытий, используемых в различных областях, начиная от удаления остатков вулканизации с пресс-форм шин и поверхностей гравировки путем абляции, до снятия изоляции с проводников и удаления краски с деликатных поверхностей.
Некоторые из многих преимуществ использования лазеров для очистки поверхностей включают в себя:
Автоматический и неслучайный метод очистки
Уменьшенное количество отходов
Повышенная безопасность
Нет необходимости в химикатах или взрывных средах
Неабразивная и бесконтактная очистка
Лазерная очистка
Профилирование поверхности и удаление ржавчины при изготовлении стали. Лазерная очистка также является эффективным и действенным методом удаления ржавчины и окалины с металлических материалов. Ржавчина и окалина - это загрязняющие вещества, которые образуются на металлических поверхностях в результате естественных или искусственных процессов. Когда металлы подвергаются воздействию влаги, они вступают в реакцию с водой с образованием оксидов железа, что приводит к образованию ржавчины. Эта ржавчина ухудшает качество металла, что делает его непригодным для использования в различных областях.
Fig1 Web
(Источник: библиотека изображений worldsteel)
С другой стороны, чешуйки образуются на металлических поверхностях в результате процессов термообработки, и их оксид обесцвечивает металлическую поверхность, предотвращая любые последующие операции чистовой обработки.
Удаление этих нежелательных отложений на поверхности требует выполнения процессов удаления накипи, чтобы обеспечить гладкие поверхности для процессов предварительной и окончательной отделки, таких как гальваника.
Обычные операции удаления ржавчины и удаления накипи включают использование физических методов, таких как струйная обработка, полировка, очистка устройств, дополнительные удары и проволочные щетки. Химические методы, такие как удаление накипи щелочи и удаление накипи (травление), также могут быть использованы для удаления накипи. Однако эти методы являются очень абразивными и приводят к загрязнению окружающей среды и повреждению металла подложки.
Чтобы избежать этих недостатков, лазерная очистка стала предпочтительным методом для удаления ржавчины и удаления накипи. Ржавчина / окалина удаляются путем направления лазерного луча с высокой пиковой мощностью и частотой повторения на ржавый слой.
Лазер должен быть запущен короткими импульсами, чтобы избежать повреждения обрабатываемой подложки. Ржавчина быстро поглощает энергию лазерного луча, что приводит к повышению уровня температуры. Как только температура становится достаточно высокой, ржавчина тает и в конечном итоге испаряется.
Использование импульсных волоконных лазеров является предпочтительным вариантом, поскольку он обеспечивает больший контроль над мощностью, длиной волны и длительностью импульса, позволяя ржавчине / окалине испаряться без какого-либо повреждения основного материала.
Процесс лазерной очистки также можно применять для профилирования поверхности. Прежде чем защитные покрытия можно наносить на изготовленные стальные детали для сохранения и защиты от коррозийного воздействия, их поверхности должны быть чистыми и свободными от всех загрязнений.
Профилирование / подготовка поверхности влечет за собой удаление всех загрязнений с поверхности стальных деталей при подготовке к нанесению защитных покрытий. Эти загрязнители включают масло, смазку, окалину, гидраты и оксидные слои, грунтовку и т. Д. Для любых последующих процессов стержни, проволоки и профили также должны быть свободны от этих загрязнений.
Поскольку при очистке волоконным лазером используется неабразивный, бесконтактный подход без участия растворителей, химикатов или абразивных сред, он идеально подходит для профилирования поверхности и удаления ржавчины / окалины. Процесс очистки может проводиться в малом или большом масштабе и может быть автоматизирован. Лазерная очистка является экологически чистым и экономически эффективным способом удаления ржавчины и подготовки поверхностей из стального проката и изготовленных стальных деталей к защитному покрытию.
Чистка анодной сборки. В алюминиевой плавильной промышленности углеродные блоки используются в качестве «жертвенных» анодов при производстве первичного алюминия. Качество анода влияет на экологические, экономические и технологические аспекты производства алюминия. Небольшой процент энергии ячейки посвящен преодолению электрического сопротивления предварительно обожженного анода.
Fig2 Web
(Источник: Flickr)
Присутствие грязи и других загрязнений увеличит электрическое сопротивление анода, что приведет к потреблению большего количества энергии элемента. Присутствие загрязняющих веществ также уменьшает срок службы анода за счет увеличения его расхода в процессе плавки. С точки зрения эффективности необходимо очистить и удалить все поверхностные загрязнения с анодных сборок перед их использованием в процессах плавки алюминия.
Кроме того, анодные сборки представляют собой ценный инструмент, который можно использовать повторно, но только после тщательной и тщательной обработки его основных компонентов - в определенных условиях.
Лазерная очистка отвечает особым условиям, при которых анодные узлы можно обрабатывать для повторного использования. Может использоваться в следующих приложениях:
Удаление остатков от углеродных окурков
Очистка катодных стержней
Удаление загрязнений и грязи с наперстков и штоков
Препарат адгезионного связывания для металлов. Чтобы повысить стабильность процесса, поверхностную адгезию и лучшее качество шва, поверхность металлических материалов, подлежащих соединению, должна быть подготовлена перед применением сварки и других методов соединения.
Без необходимых оснований стыки и швы становятся подверженными деградации, повышенному износу и катастрофическим разрушениям. Лазерная очистка может использоваться для подготовки поверхностей перед их соединением, что обеспечивает превосходное качество прочности сцепления для повышения коррозионной стойкости и долговечности.
Лазерная очистка подходит для подготовки клеевого соединения, поскольку она удаляет оксиды и другие загрязнения, такие как жир и оксиды, которые снижают прочность клеевого соединения. Он особенно подходит для применений, включающих изогнутые или плоские поверхности или детали с определенными ограничениями для очень сложных трехмерных геометрий.
Одним из основных преимуществ лазерной очистки является возможность точной настройки его мощности и длины волны для точной модификации металлов, таких как магний и алюминий, для использования в целях микроструктурирования. Он также наделяет материалы очень высокой устойчивостью к коррозийным элементам, обеспечивая стабильное долговременное адгезионное соединение.
В последнее время все чаще используются клеевые соединения в конструкциях конструкций вместо традиционных методов соединения, таких как клепка и сварка. Это объясняется многими преимуществами клеевого соединения по сравнению с традиционными методами.
Эти преимущества включают в себя равномерное распределение напряжений, снижение коррозии, осветление конструкций, ослабление вибрации и акустическую изоляцию. Однако эти преимущества могут быть достигнуты только в том случае, если склеиваемые поверхности подготовлены, обезжирены и тщательно очищены.
Лазерная очистка идеально подходит для таких применений, поскольку она тщательно удаляет масла, ржавчину, защитные покрытия и другие загрязнения, возникающие в результате транспортировки, без ущерба для нижележащего субстрата.
Предварительная обработка для пайки и сварки. Лазерная очистка также доказала свою эффективность при предварительной обработке при сварке и пайке. Прежде чем алюминиевые и стальные материалы будут использоваться в сварочных целях в судостроении, производстве прецизионных инструментов, автомобилестроении и других смежных отраслях, их поверхности должны быть предварительно подготовлены.
Лазерная подготовка сварного шва является одним из многих применений лазерной очистки и помогает удалять черные и цветные металлы, смазочные материалы и другие загрязнения с металлических и алюминиевых поверхностей при подготовке к высококачественным сварным швам. Это также гарантирует гладкие и беспористые паяные швы.
При использовании в процессах предварительной обработки для сварки и пайки лазерная очистка выполняет следующие действия:
Тщательное удаление цеховых грунтов, гидратов и оксидных слоев
Обезжиривание и обезжиривание
Помимо подготовки к сварке и пайке, лазеры также можно использовать для удаления остатков сварного шва, таких как остаточный флюс и оксидные материалы, а также тепловых пятен с готовых сварных соединений. Этот метод очистки особенно полезен для деталей из нержавеющей стали, поскольку лазерное излучение задерживает границы зерен, обеспечивая пассивирование сварных швов, что повышает коррозионную стойкость.
Преимущества использования лазерной очистки при сварке и пайки перед обработкой включают:
Регулируемые длины волн и мощность для точной обработки поверхностей соединения в широком диапазоне толщин материалов
Отсутствие повреждений подстилающей подложки, то есть оцинкованных слоев листовой стали
Частичное декорирование. Лазерная очистка особенно эффективна в тех случаях, когда требуется частичное удаление краски или покрытий с готовых поверхностей. Его можно использовать практически на всех типах поверхностей, будь то химически анодированный, окисленный или органический. Лазерная очистка может использоваться для снятия покрытия с солнечных батарей и удаления краски в автомобильной и аэрокосмической промышленности, сохраняя при этом целостность грунтовочного вещества.
В применениях для удаления покрытий предпочтительными являются волоконные лазеры. Они устраняют необходимость в маскировании, точно удаляя слой покрытия в указанной области, тем самым устраняя некоторые проблемы, присущие частичному нанесению покрытия. Лазеры могут быть использованы в:
Точная обработка функциональных и дизайнерских поверхностей
Создание клеток Фарадея и постоянных контактов для авиационно-космической промышленности
Частичное удаление краски для электромагнитной совместимости
Произведите точки соединения для проводных соединений
Покрытие полосы в электронике и автомобильной промышленности
Лазерная очистка очень эффективна в ситуациях, когда критические сварные швы на окрашенных конструкциях / деталях должны быть очищены для контроля. Лазер удаляет покрытия без необходимости использования ручных или электроинструментов, абразивов или химикатов, которые могут скрыть проблемные зоны и вызвать дальнейшее повреждение поверхности.
Выборочное удаление краски. Выборочное удаление краски представляет собой одно из многих применений лазерной очистки. В автомобильной и аэрокосмической промышленности иногда необходимо удалить верхний слой краски при сохранении грунтовки. Это часто имеет место, когда верхние выветрившиеся покрытия на транспортных средствах должны быть тщательно удалены перед нанесением новой краски.
