Лазерне очищення та лазерна поверхня груба точність виробництва листових металів сьогоднішніх досягнень просто не було б можливим без лазерної технології. Лазерне різання вже є всюдисущим, а лазерне зварювання (будь то автоматизоване чи ручне) також швидко набирає популярність. Але лазери роблять більше, ніж просто вирізати і зварювати, вони можуть очистити. Незважаючи на те, що технологія лазерного очищення ще не стала популярною, вона зарекомендувала себе в таких застосуванні, як фарба та видалення іржі, особливо в спеціалізованих застосуванні для чищення в таких галузях, як аерокосмічна та автомобільна. Більшість лазерних очисних обладнання використовує скануючу оптику, яка переміщує лазерний промінь зі швидкістю декількох метрів в секунду, щоб проектувати її у потрібну форму (наприклад, коло або прямокутник) на поверхню.
Що саме таке лазерне прибирання?
Лазерне очищення охоплює цілий спектр різних процесів, які поділяються на дві основні категорії. Одне - це видалення поверхневих забруднень, а другий - «гравірування» або «текстурування» поверхні для розміщення конкретного покриття, клеяного склеювання або інших потреб застосування. У той час як видалення забруднень (відоме як "очищення") та лазерна текстура можуть використовувати подібне або навіть одне і те ж обладнання, два процеси відрізняються, а виробники обирають між різними категоріями залежно від їх потреб.
Як чисті лазери?
У його основі лазерне очищення - це видалення забруднень поверхні, таких як іржа та небажана фарба. Обладнання часто оснащується системою вилучення диму, яка фіксує забруднення, які видаляються лазером. У деяких критичних аерокосмічних застосуванні, таких як очищення титану, для запобігання утворення оксиду використовується екранований газ. У багатьох поширених програмах лазери працюють шляхом відкладення забруднень поверхні. Абляція (перетворення твердого речовини безпосередньо в газ) найкраще працює, коли поріг абляції забруднювача значно нижче, ніж основного металу, так що лазер міг атомізувати забруднення, не впливаючи на поверхню металу. Енергія, що постачається лазером, виконує операцію очищення по -різному, залежно від вилучення матеріалу. Наприклад, іноді лазер створює тепловий удар на поверхню, що спричиняє різницю коефіцієнтів теплового розширення між поверхневими сміттями, такими як іржа та основне метал, а удар створює "струс" частинок іржі на поверхню. В інших випадках тепло лазера спалює матеріал, що видаляється, який зазвичай фарбує або інші органічні покриття.
Забруднення маслом прозорого до лазерів, тому воно не видаляється абляцією або тепловим шоком. У цьому випадку лазер "кипить" певні частини олії. Зокрема, лазер нагріває невеликі ділянки металевої поверхні, внаслідок чого крапельки масла стрибають з поверхні у повітря, де система вилучення диму фіксує ці краплі. "У цих програмах система вилучення диму настільки ж важлива, як і сам лазер.
Лазерні текстуруючі поверхні
Лазери пропонують точність, яку важко узгодити з іншими інструментами. Лазерна потужність, тривалість імпульсу та профіль променя можна відрегулювати, щоб процес видаляв лише призначену порцію та залишає інші ділянки без впливу. Подібно до того, як лазерне очищення видаляє забруднення, залишаючи базовий метал недоторканим, лазерне текстурування також може бути здійснено з точним управлінням. У цих процесах лазерний промінь, як правило, є гауссовим променем з високою енергією в центрі променя, який спалахує металевий шар і змушує метал під ним зазнати миттєвої зміни стану від твердого до рідини і назад до твердого речовини. Процес зазвичай використовує одномододні лазери, які забезпечують дуже невеликі розміри плям, створюючи надзвичайно точні текстури. Аналогію можна звернути до вибуху, де розмір кожного зерна піску точно контролюється, хоча лазерне текстурування працює зовсім по-іншому, обробляючи поверхню з теплом лазера, а не фізичним впливом зерна піску. У деяких застосуванні металевих виготовлення лазерне текстурування може точно скласти поверхню для зміни своїх властивостей, таких як зробити її гідрофобним. Ці додатки з точним текстуруванням зазвичай використовують лазери з дуже короткою тривалою імпульсу, як правило, вимірюються у пікосекундах або фемтосекундах. Багато інших текстурних застосувань використовуються для приготування металевих поверхонь для покриттів без використання хімічних речовин з крупи або очищення.
.
Автоматизовані програми
Автоматизоване лазерне очищення стає все більш поширеним у середовищах з низьким вмістом, високопотужним обсягом. Наприклад, очищення акумуляторних зварних швів - це типове застосування. "Ці системи обробляють мільйони деталей, зварюючи кілька заготовки в секунду для очищення поверхонь." Видалення змащення після штампування - це ще одне зростаюче додаток. Раніше ці операції спиралися на великі лінії очищення для підготовки штампів для покриття, використовуючи велику кількість води, яка легко забруднилася металевим та іншими сміттями та важкими та дорогими для обробки. Підготовка облігацій - ще одна важлива область застосування, особливо лазерна текстурна текстування. У деяких випадках корпус, можливо, потрібно буде зібрати з певним клеєм, який відповідає поверхню з певною текстурою або візерунком. Виробництво гальмівних майданчиків використовує подібну технологію, де лазерна текстування металевої поверхні перед розміщенням гальмівної колодки.
Заміна пісочниці?
Переваги швидкості та якості лазерного зварювання добре відомі, саме тому воно все більше з’являється на магазині. Отже, чи може лазерне текстурування замінити піскострумину обробку? Автоматизоване обладнання добре працює в ситуаціях з низькою суміжкою, особливо для простих геометрії частини. Однак, коли частини стають складнішими, а комбінації частин стають більшими, складність автоматизації збільшується. Це пов'язано з природою лазерного текстурування, що в ідеалі вимагає, щоб промінь перпендикулярний до металевої поверхні або якомога ближче до перпендикулярного.
Нова альтернатива
Лазерне очищення та текстурування не підходять у всіх випадках, залежно від забруднень, які потрібно видалити, та вимог до підготовки поверхні. Наприклад, лазери не добре видаляють шкалу млини з товстої гарячої прокатної пластини, особливо в автоматизованому середовищі, яке вимагає високої пропускної здатності. Тим не менш, лазерне очищення та текстурування демонструє великий потенціал, особливо в галузях, які шукають кваліфікованих робітників. Пісковироба та хімічні очищувачі часто роблять навколишнє середовище менш незайманим. "Багато людей хочуть бачити зеленіші, більш стійкі процеси у виробництві", - сказав Міллер Кордейро, менеджер контенту в Laser Photonics. "Лазерна чистка та подібні технології дають виробникам більше варіантів, допомагаючи їм покращити рентабельність інвестицій". Заміна всіх крупи та хімічних речовин на лазери, а також правильні протоколи безпеки (ЗІЗ, безпека світла, замкнуті корпуси з відповідним лазерним безпечним склом) може зробити заводську підлогу чистішим та привабливішим місцем для роботи. Для галузі, яка постійно шукає нові способи залучення працівників, створення кращого робочого середовища, безумовно, є гарною ідеєю.
