Lasersko čiščenje in lasersko površinsko grobo natančno proizvodnjo pločevine Današnji dosežki preprosto ne bi bili mogoči brez laserske tehnologije. Lasersko rezanje je že vseprisotno, lasersko varjenje (bodisi samodejno ali ročno) pa tudi hitro pridobiva na priljubljenosti. Toda laserji naredijo več kot le rezanje in varjenje, lahko očistijo. Čeprav tehnologija laserskega čiščenja še ni postala priljubljena, se je uveljavila v aplikacijah, kot so odstranjevanje barve in rje, zlasti v specializiranih čistilnih aplikacijah v panogah, kot sta vesoljski in avtomobil. Večina laserske opreme za čiščenje uporablja optiko skeniranja, ki lasersko snop premika s hitrostmi več metrov na sekundo, da ga projicira v želeno obliko (na primer krog ali pravokotnik) na površino.
Kaj točno je čiščenje z laserjem?
Lasersko čiščenje obsega vrsto različnih procesov, ki spadajo v dve glavni kategoriji. Eno je odstranjevanje površinskih onesnaževal, drugi pa je "graviranje" ali "teksturiranje" površine, da se sprejmejo posebne potrebe premaza, lepilnega vezanja ali drugih potreb uporabe. Medtem ko lahko odstranjevanje onesnaževal (znano kot "čiščenje") in lasersko teksturiranje lahko uporabljata podobno ali celo isto opremo, sta oba procesa različna in proizvajalci izbirajo med različnimi kategorijami, odvisno od njihovih potreb.
Kako čisti laserji?
V svojem jedru je lasersko čiščenje namenjeno odstranjevanju površinskih onesnaževal, kot sta rje in neželena barva. Oprema je pogosto opremljena s sistemom za ekstrakcijo dima, ki zajame onesnaževalce, ki jih laser odstrani. V nekaterih kritičnih vesoljskih aplikacijah, kot je čiščenje titana, se za preprečevanje nastanka oksida uporablja zaščitni plin. V mnogih skupnih aplikacijah laserji delujejo z odstranjevanjem površinskih onesnaževal. Ablacija (pretvorba trdne snovi neposredno v plin) deluje najbolje, kadar je prag ablacije onesnaževalca precej pod merjenjem osnovne kovine, tako da lahko laser atomizira onesnaževalec, ne da bi to vplivalo na kovinsko površino. Energija, ki jo daje laser, izvaja čiščenje na različne načine, odvisno od odstranjevanja materiala. Na primer, včasih laser ustvari učinek toplotnega udarca na površino, kar povzroči razliko v koeficientih toplotnih raztezanja med površinskimi naplavinami, kot sta rje in osnovno kovino, šok pa ustvari "stres" delcev rje na površino. V drugih primerih toplota laserja izgoreva material, ki se odstrani, ki je običajno barva ali druge organske prevleke.
Kontaminacija olja je prozorna za laserje, zato se ne odstrani z ablacijo ali toplotnim šokom. V tem primeru laser "zavre" določene dele olja. Natančneje, laser segreva majhna območja kovinske površine, zaradi česar olje skočijo s površine v zrak, kjer sistem ekstrakcije fuma zajame te kapljice. "V teh aplikacijah je sistem ekstrakcije dima enako pomemben kot sam laser.
Laserske teksturne površine
Laserji ponujajo natančnost, ki jo je težko ujemati z drugimi orodji. Laserska moč, trajanje impulza in profil žarka je mogoče prilagoditi tako, da postopek odstrani samo predvideni del in pusti druga območja, ki niso vpliva na vpliv. Tako kot lasersko čiščenje odstranjuje onesnaževalce, medtem ko osnovno kovino pusti nedotaknjeno, lahko lasersko teksturirate tudi z natančnim nadzorom. V teh procesih je laserski žarek običajno Gaussovi žarek z visoko energijo na sredini žarka, ki prekriva kovinsko plast in povzroči, da se kovina pod njo doživi takojšnjo spremembo iz trdne v tekočino in nazaj v trdno. Postopek običajno uporablja laserje z enim načinom, ki omogočajo zelo majhne velikosti točk, kar ustvarja izjemno natančne teksture. Analogijo lahko črpamo za peskanje, kjer je velikost vsakega zrna peska natančno nadzorovana, čeprav lasersko teksturiranje deluje na povsem drugačen način, ki obdela površino s toploto laserja in ne s fizičnim vplivom zrn peska. V nekaterih aplikacijah za izdelavo kovin lahko lasersko teksturiranje natančno vzorči površino, da spremeni svoje lastnosti, kot je hidrofobna. Te natančne teksturne aplikacije običajno uporabljajo laserje z zelo kratkimi trajanjem impulza, ki se običajno merijo v pikosekundah ali femtosekundah. Številne druge teksturne aplikacije se uporabljajo za pripravo kovinskih površin za prevleke brez uporabe zrna ali čiščenja kemikalij.
.
Avtomatizirane aplikacije
Samodejno čiščenje z laserjem postaja vse pogostejše v okolju z nizkim mešanjem, z veliko količino. Čiščenje baterijskih zvarov je na primer tipična aplikacija. "Ti sistemi obdelujejo milijone delov in varijo več obdelovancev na sekundo za čiščenje površin." Odstranjevanje mazanja po žigosanju je še ena vse večja aplikacija. Prej so se te operacije opirale na velike čistilne linije, da bi pripravile žigosanje za prevleko, pri čemer so uporabili velike količine vode, ki je bila zlahka onesnažena s kovino in drugimi naplavinami in težko in dragim. Priprava obveznic je še eno pomembno področje uporabe, zlasti lasersko teksturiranje. V nekaterih primerih bo morda treba ohišja sestaviti s specifičnim lepilom, ki se ujema s površino z določeno teksturo ali vzorcem. Proizvodnja zavornih ploščic uporablja podobno tehnologijo, kjer laser, ki teksturira kovinsko površino, pred postavitvijo zavorne ploščice.
Zamenjava peskanja?
Hitrost in kakovostne prednosti laserskega varjenja so dobro znane, zato se vse pogosteje pojavlja na prodajalni. Ali lahko lasersko teksturiranje nadomesti peskanje? Avtomatizirana oprema dobro deluje v visokih prostorih z nizkim mešanjem, zlasti za preproste geometrije delov. Ker pa deli postanejo bolj zapleteni in delne kombinacije postanejo večje, se težava avtomatizacije povečuje. To je povezano z naravo laserskega teksture, ki v idealnem primeru zahteva, da je žarek pravokoten na kovinsko površino ali čim bližje pravokotnim.
Nastajajoča alternativa
Lasersko čiščenje in teksturiranje v vseh primerih nista primerna, odvisno od onesnaževalcev, ki jih je treba odstraniti, in zahteve za pripravo površine. Na primer, laserji niso dobri pri odstranjevanju lestvice mlina z debele vroče valjane plošče, zlasti v avtomatiziranem okolju, ki zahteva visoko prepustnost. Kljub temu lasersko čiščenje in teksturiranje kažeta na velik potencial, zlasti v panogah, ki iščejo kvalificirane delavce. Čistila za peskanje in kemikalija pogosto naredijo okolje manj kot neokrnjeno. "Mnogi ljudje želijo videti bolj zelene, bolj trajnostne procese v proizvodnji," je dejal Miller Cordeiro, vodja vsebine pri Laser Photonics. "Lasersko čiščenje in podobne tehnologije dajejo proizvajalcem več možnosti, hkrati pa jim pomagajo izboljšati donosnost naložbe." Zamenjava vseh zrn in kemikalij z laserji, skupaj s pravimi varnostnimi protokoli (PPE, lahka varnost, zaklenjeni zaprti ohišja z ustreznim laserskim varnostnim steklom), lahko tovarniško dno čim bolj in privlačnejše mesto za delo. Za industrijo, ki nenehno išče nove načine za privabljanje delavcev, je ustvarjanje boljšega delovnega okolja zagotovo dobra ideja.
