Від виробничих заводів і медичних лабораторій до автомобільної, авіаційної та сталеплавильної промисловості, лазер стає найбільш кращим методом для очищення поверхні матеріалів.
Хоча використання лазерів у різанні, свердлінні та зварюванні добре відомо, його поточна адаптація до промислових приладів для очищення є відносно новими та невивченими.
Це поточне застосування лазерів виникло внаслідок необхідності використання нешкідливого, неабразивного методу очищення, який може бути використаний як замінник у застосуваннях, де раніше використовувалися хімічні, ручні та абразивні способи.
Переваги використання лазерів при очищенні
Ключові проблеми, які представляють звичайні способи очищення, включають негативний вплив на навколишнє середовище та знос субстрату. Системи абразивного вибуху створювали значні кількості відходів і пошкоджували делікатні поверхні, а використання хімічних розчинників призводило до виникнення потенційно небезпечних парів і рідких відходів.
Це призвело до адаптації лазерної техніки в областях очищення поверхні. Завдяки своїм численним перевагам, лазерне очищення тепер є найбільш ефективним методом видалення небажаної речовини з поверхні матеріалів.
В даний час існує широкий спектр імпульсних лазерних очисних і де-покривних систем, що використовуються в різних областях застосування - від видалення вулканізуючого залишку від формованих шин і гравіруючих поверхонь шляхом абляції до зняття ізоляції з провідників і зняття покриття з делікатних поверхонь.
Деякі з багатьох переваг використання лазерів у застосуванні для очищення поверхні включають:
Автоматизований і невипадковий метод очищення
Знижується кількість відходів
Підвищена безпека
Немає потреби в хімічних речовинах або вибухових середовищах
Неабразивний і безконтактний процес очищення
Застосування лазерного очищення
Профілювання поверхні та видалення іржі при виготовленні сталі. Лазерне очищення також є ефективним і ефективним методом для видалення іржі та накипу з металевих матеріалів. Іржа та масштаби є забруднюючими речовинами, які утворюються на металевих поверхнях в результаті природних або штучних процесів. Коли метали піддаються впливу вологи, вони реагують з водою з утворенням оксидів заліза, що призводить до іржі. Ця іржа погіршує якість металу, роблячи його непридатним для використання в різних областях застосування.
Рис.1 Веб
(Джерело: Бібліотека зображень worldsteel)
З іншого боку, ваги утворюються на металевих поверхнях в результаті процесів термообробки, а його оксид знебарвлює поверхню металу, запобігаючи будь-які подальші оздоблювальні операції.
Видалення цих небажаних поверхневих відкладень вимагає виконання процесів видалення накипу для забезпечення гладких поверхонь для попередньої обробки і обробки, таких як гальванічне покриття.
Звичайні операції з видалення та видалення накипу передбачають використання фізичних методів, таких як вибухові роботи, полірування, скребкові пристрої, додаткові удари та дротяні щітки. Хімічні методи, такі як видалення накипу лугом і видалення накипу кислоти (травлення), також можуть бути використані для видалення окалини. Однак ці методи дуже абразивні і призводять до забруднення навколишнього середовища і пошкодження металу підкладки.
Щоб уникнути цих недоліків, лазерне очищення стало кращим методом для видалення іржі та операцій з видалення накипу. Ржавчину / шкалу видаляють, направляючи лазерний промінь з високою піковою потужністю і частотою повторення на іржавому шарі.
Лазер повинен працювати короткочасно, щоб уникнути пошкодження оброблюваної підкладки. Іржа швидко поглинає енергію лазерного променя, що призводить до підвищення температурних рівнів. Як тільки температура досить висока, іржа розплавляється і в результаті випаровується.
Використання імпульсних волоконних лазерів є кращим варіантом, оскільки забезпечує більший контроль над потужністю, довжиною хвилі і тривалістю імпульсу, що дозволяє випаровувати іржу / шкалу без будь-якого пошкодження основного матеріалу.
Процес очищення лазера також може бути застосований до профілювання поверхні. Перш ніж захисні покриття можуть бути нанесені на виготовлені сталеві деталі для збереження та захисту від корозійної дії, їхні поверхні повинні бути чистими і вільними від усіх забруднень.
Профілювання / підготовка поверхні вимагає видалення всіх забруднень з поверхні сталевих деталей при підготовці до нанесення захисного покриття. Ці забруднюючі речовини включають олію, жир, накип, гідрати і шари оксиду, праймер-праймер і т.д.
Оскільки очищення волоконним лазером використовує неабразивний, безконтактний підхід без залучення розчинників, хімікатів або абразивних середовищ, він ідеально підходить для профілювання поверхні та видалення іржі / накипу. Процес очищення може проводитися в невеликих або великих масштабах і може бути автоматизований. Лазерне очищення є екологічно чистим і економічно ефективним способом видалення іржі і підготовки поверхонь сталевих прокатних виробів і виготовлених сталевих деталей для захисного покриття.
Очищення анодної збірки. Промисловість алюмінієвої плавки використовує вуглецеві блоки як "жертвні" аноди у виробництві первинного алюмінію. Якість анода впливає на екологічні, економічні та технологічні аспекти виробництва алюмінію. Незначний відсоток енергії осередків присвячений подоланню електричного опору попередньо анода.
Рис.2 Веб
(Джерело: Flickr)
Наявність бруду та інших забруднень збільшить електричний опір анода, що призведе до споживання більшої потужності осередку. Наявність забруднюючих речовин також зменшує термін служби анода, збільшуючи його швидкість споживання під час процесу плавки. З точки зору ефективності, необхідно очистити та видалити всі поверхневі забруднюючі речовини з анодних вузлів, перш ніж вони будуть використані в операціях з виплавки алюмінію.
Крім того, анодні збірки є цінними засобами, які можуть бути використані повторно, але тільки після виконання ретельного та ретельного оброблення його основних компонентів - за певних умов.
Лазерне очищення відповідає конкретним умовам, при яких анодні збірки можуть бути оброблені для повторного використання. Її можна використовувати в таких програмах:
Видалення залишку з вуглецевих окусів
Очищення катодних прутків
Видалення забруднюючих речовин і бруду з наперстків і стрижнів
Підготовка клейового склеювання для металів. Щоб підвищити стабільність процесу, адгезію поверхні та кращу якість шва, поверхня металевих матеріалів, що підлягають з'єднанню, повинна бути підготовлена до нанесення зварювальних та інших технологій з'єднання.
Без необхідних фундаментів шви стають чутливими до деградації, підвищеного зносу і катастрофічної невдачі. Лазерне очищення може використовуватися для підготовки поверхонь до їх з'єднання, що призводить до високої якості міцності з'єднання для поліпшення корозійної стійкості та довговічності.
Лазерне очищення придатне для приготування клею, оскільки видаляє оксиди та інші забруднюючі речовини, такі як жир та оксиди, які знижують міцність клейових зв'язків. Він особливо підходить для застосувань із закругленими або плоскими поверхнями або частинами з певними обмеженнями для дуже складних 3D-геометрій.
Однією з головних переваг лазерної очистки є можливість точної настройки її потужності та довжини хвилі для точної модифікації металів, таких як магній і алюміній, для використання в цілях мікроструктурування. Він також надає матеріалам дуже високу стійкість до корозійних елементів, забезпечуючи стабільне, довговічне клейове з'єднання.
Останнім часом збільшується використання клейових зв'язків у конструкційних конструкціях замість звичайних методів з'єднання, таких як клепання та зварювання. Це пов'язано з багатьма перевагами клейового з'єднання над звичайними методами.
Ці переваги включають рівномірний розподіл напруг, зниження корозії, освітлення структури, затухання вібрації та акустичну ізоляцію. Проте ці переваги можуть бути досягнуті тільки тоді, коли підлягають склеюванню поверхні готуються, знежирюються і ретельно очищаються.
Лазерне очищення ідеально підходить для таких застосувань, оскільки він ретельно видаляє масла, іржу, захисні покриття та інші забруднюючі речовини, що виникають при транспортуванні без шкоди для підстилаючої основи.
Попередня обробка для пайки і зварювання. Лазерне очищення також виявилося ефективним у застосуваннях попередньої обробки для зварювання та пайки. Перш ніж алюмінієві та сталеві матеріали використовуються для зварювання в суднобудуванні, виробництві прецизійних інструментів, автомобілебудуванні та інших суміжних галузях, їх необхідно спочатку підготувати.
Лазерна підготовка зварного шва є одним з багатьох застосувань лазерного очищення та допомагає видаляти чорні та кольорові метали, мастильні матеріали та інші забруднюючі речовини з металевих та алюмінієвих поверхонь для підготовки до високоякісних зварних швів. Він також забезпечує гладкі і вільні від пор паями.
При використанні в процесах попередньої обробки для зварювання і пайки, лазерне очищення виконує наступне:
Ретельне видалення шару-праймера, гідратів і оксидних шарів
Змащування та знежирення
Крім зварювання та приготування припоїв, лазери також можуть бути використані для видалення залишків шва, таких як залишковий потік і оксидні матеріали, а також термічні плями з готових швів. Цей спосіб очищення особливо корисний для деталей з нержавіючої сталі, оскільки лазерне світло призупиняє межі зерен, гарантуючи пасивацію зварних швів, що збільшує корозійну стійкість.
Переваги використання лазерного очищення при застосуванні зварювальних та паяльних препаратів включають:
Регульовані довжини хвиль і потужність для точної обробки з'єднувальних поверхонь в широкому діапазоні товщин матеріалу
Відсутність пошкоджень підкладки - це оцинковані шари листової сталі
Часткова дековання. Лазерне очищення є особливо ефективним у застосуваннях, які вимагають часткового видалення фарби або покриттів з готових поверхонь. Він може бути використаний практично на всіх типах поверхонь, будь то хімічно анодований, окислений або органічний. Лазерне очищення може бути використано для зняття покриття сонячних панелей і видалення фарби в автомобільній та аерокосмічній промисловості, зберігаючи цілісність грунтової речовини.
У застосуваннях для зняття покриття волоконними лазерами є кращим варіантом. Вони усувають необхідність маскування шляхом точного видалення шару покриття в зазначеній зоні, усуваючи тим самим деякі проблеми, пов'язані з частковим нанесенням покриття. Лазери можна використовувати в:
Точна обробка функціональних і дизайнерських поверхонь
Створення клітин Фарадея та контактів безперервності для аерокосмічної промисловості
Часткове видалення фарби для електромагнітної сумісності
Виготовляйте точки з'єднання для дротових з'єднань
Смугове покриття в електроніці та автомобільній промисловості
Лазерне очищення є високоефективним в ситуаціях, коли критичні шви на змащені конструкції / частини повинні бути зняті з покриттям для інспекційних цілей. Лазер видаляє покриття без необхідності використання ручних або електричних інструментів, абразивів або хімічних речовин, які можуть приховати проблемні зони і викликати подальше пошкодження поверхні.
Вибіркове видалення фарби. Селективне видалення фарби являє собою одне з багатьох застосувань лазерного очищення. У автомобільній та аерокосмічній промисловості іноді необхідно видалити верхній шар фарби при збереженні грунтовки. Це часто буває, коли верхній вивітрюваний покриття на транспортних засобах необхідно ретельно видалити перед нанесенням нової фарби.
