Raziskave tehnologije laserskega čiščenja površin iz nerjavečega jekla
Ta članek predstavlja koncept in osnovni princip tehnologije laserskega čiščenja ter uporablja eksperimentalno metodo za preučevanje učinka laserskega čiščenja površine iz nerjavečega jekla. Test je pokazal, da lahko tehnologija laserskega čiščenja površin hitro odstrani oksidacijsko barvo zvarov iz nerjavnega jekla in toplotno prizadetega območja ter barvo in rjo na površini iz nerjavečega jekla in lahko tvori novo pasivno plast.
Osnovno načelo tehnologije laserskega čiščenja
Tehnologija laserskega čiščenja se nanaša na uporabo delovne površine z obsevanjem visokoenergetskega laserskega žarka, tako da na površini umazanije, madežev rje ali premazov pride do trenutnega izhlapevanja ali odstranjevanja, hitro učinkovito odstranjevanje adhezije površine čistilnega predmeta ali površinskega premaza, tako da da bi dosegli čist postopek.
Laserji se skupaj z elektronskimi žarki in ionskimi žarki skupaj imenujejo visokoenergijski žarki. Skupna značilnost je, da žarki prenašajo visoko energijo za prenos v vesolje. S fokusiranjem lahko dosežemo sevanje z gostoto moči 104-1015W/cm² blizu žarišča, ki je vir toplote z največjo intenzivnostjo. . Laser ima značilnosti visoke svetlosti, visoke usmerjenosti, visoke monokromatičnosti in visoke koherence, ki jih običajni svetlobni viri ne morejo primerjati. Z visoko svetlostjo laserja se lahko po fokusiranju z lečo ustvari temperatura na tisoče ali celo deset tisoče stopinj v bližini žarišča. Visoka usmerjenost laserja omogoča učinkovito prenašanje laserja na velike razdalje. Monokromatičnost laserja je izredno visoka in valovna dolžina je enojna, kar ugodno vpliva na ostrenje in izbiro valovne dolžine. Laserska svetloba, ki jo oddaja laser, se prenaša od optičnega vlakna do fokusne leče in po fokusiranju doseže površino obdelovanca, ki ga je treba očistiti, iz notranje luknje šobe. Običajno se uporablja šoba s pomočjo šobe z majhno odprtino, ki je koaksialna z laserjem, za vpihovanje plina pod pritiskom v območje čiščenja. Plin zagotavlja pomožni vir plina, njegova glavna naloga pa je preprečiti onesnaženje leče z brizgami in dimom ter očistiti površino obdelovanca in okrepiti toplotni učinek laserja in materiala.
Kot je prikazano na sliki 1, se po absorbciji laserske energije onesnaževala na površini predmeta uparijo in izhlapijo ali pa se takoj segrejejo in razširijo, da premagajo adsorpcijsko silo površine na delce, tako da jih je mogoče ločiti s površine predmeta, s čimer se doseže namen čiščenja. Trenutno obstajajo nekatera nesoglasja o mehanizmu laserskega čiščenja, vendar večina mehanizmov lahko razumno razloži nekatere pojave v poskusih laserskega čiščenja, ki na splošno vključujejo razgradnjo laserskega uparjanja, lasersko luščenje, toplotno raztezanje delcev umazanije, vibracije površine podlage in tam so štirje vidiki vibracije delcev; poleg tega je lasersko čiščenje pogosto posledica hkratnega delovanja več mehanizmov.
Slika 1 Princip laserskega čiščenja
Mehanizem laserskega čiščenja se glede na adhezijo površine in termofizikalne parametre substrata razlikuje po velikosti. Ko se površinska adhezija in termofizikalni parametri materiala substrata bistveno razlikujejo, mehanizem laserskega čiščenja vključuje: uparjanje ablacije, mehanizem toplotnih vibracij in toplotnega šoka ter mehanizem akustičnega razbijanja, kot sta barva za lasersko čiščenje in gumijasta plast. Ko se termofizikalni parametri površinske adhezije in substratnega materiala ne razlikujejo, deluje predvsem mehanizem uparjanja ablacije, kot je lasersko odstranjevanje rje.
Raziskava preskusa čiščenja zvarnih površin iz nerjavečega jekla
Moje podjetje dolgoročno množično proizvodnjo karoserije iz nerjavečega jekla T4003 vozila in večino karoserije iz nerjavečega jekla, materialov iz nerjavečega jekla pri varjenju, lokalnih delov zaradi montažne vrzeli je zelo slabo, kar ima za posledico velik vnos toplote, še posebej, ko uporaba tanke plošče približno 3 mm bo povzročila površinsko oksidacijo v bližini zvara iz nerjavečega jekla in zvar nazaj, kar bo uničilo prvotno pasivno plast materiala, tako da se bo odpornost materiala proti koroziji zmanjšala ali celo pokvarila. Nekateri izdelki iz nerjavečega jekla ne zahtevajo barvanja ali barvanja s prozornim barvnim lakom, čezmerna oksidacija, ki jo povzroči razlika v barvi, bo resno vplivala na celotno lepoto vozila. Prekomerna oksidacija zvara iz nerjavnega jekla se pojavlja predvsem na zunanji površini telesa, kot so stranska stena, spodnja stranska stenska plošča in drugi deli, zlasti priključni deli stranske stene in končne stenske plošče (prečni pas končne stene), kot je prikazano na Slika 2.
Slika 2 Prekomerna oksidacija zunanje površine zvara telesa iz nerjavečega jekla
V skladu s priporočili standarda AWS D18.2 in standarda AS 1554.6 je dovoljeno, da ima površina zvara in območja toplotnega vpliva svetlo slamnato obarvane okside, vzorci 1–3 na sliki 3 pa modri, rjavi in črni. oksidi ne izpolnjujejo zahtev. Poleg oksidacije zvara, ohišja iz nerjavečega jekla pri proizvodnji lokalne rje ali drugih onesnaževalcev in drugih težav namerava projekt preveriti uporabo tehnologije laserskega čiščenja površin, da se znebite prekomerne oksidacije in rje ter drugih nečistoč na površini nerjavečega jekla. jeklo in odpornost proti koroziji obdelane površine s preskusno metodo.
Slika 3 Vzorci razbarvanja zaradi oksidacije zvara in toplotno prizadetega območja nerjavnega jekla (AWS D18.2:2009)
(1) Testni postopek izbere 65 W ročno lasersko čistilno napravo, s prilagoditvijo parametrov je mogoče doseči različne učinke, različni učinki obdelave pod različnimi parametri so prikazani na sliki 4, skozi več testov, da se doseže idealno stanje površine, razumen parameter nastavitve so naslednje:
① Moč laserja: 65 W.
② Spot naključje: 1.2.
③ Širina impulza: 30~240ns.
④ Energija impulza: {{0}}.1~ 0.8mJ, optimalna energija 0.1~0.2mJ.
Slika 4 Preskus čiščenja površine vzorca iz nerjavečega jekla
(2) Z rezultati preskusa je bilo mogoče odstraniti vso oksidno plast z zvara in toplotno prizadetega območja po obdelavi z lasersko čistilno napravo pod zgornjimi parametri, kot je prikazano na sliki 5~sliki 7.
Slika 5 Primerjava pred in po čiščenju sočelnih zvarov
Slika 6 Primerjava pred in po čelnem čiščenju kotnih zvarov
Slika 7 Primerjava pred in po čiščenju hrbtne strani kotnega zvara
Glede na stanje obdelane površine glede na razliko v stopnji absorpcije svetlobe lahko laser s prilagoditvijo valovne dolžine in drugih parametrov ne samo očisti oksidno plast kovinske površine, ampak tudi hitro očisti površinsko rjo in barvo iz nerjavečega jekla (glej sliko 8 ~ Slika 9)
Slika 8 Čiščenje rje na zgornjem stranskem nosilcu
Slika 9 Čiščenje laka
Lasersko površinsko čiščenje lahko ne samo popolnoma odstrani oksidno plast zvara in toplotno prizadeto območje, ampak tudi oblikuje novo pasivno plast, da prepreči ponovno rjavenje. Da bi preverili odpornost nove pasivne plasti proti koroziji, je bil izveden primerjalni test odpornosti proti koroziji v naravnem in simuliranem okolju. Preizkus je bil izveden z lokalnim laserskim čiščenjem dveh preskusnih plošč, ki sta bili določen čas shranjeni v različnih okoljih za opazovanje stanja rjavenja. Stanje korozije je prikazano na sliki 10: Preizkusna plošča 1 je bila 6 mesecev postavljena v zunanje odprto okolje in opazili so, da je bilo na neočiščeni površini veliko sledi rje, medtem ko je bila površina po laserskem čiščenju le rahlo zarjavela . Preizkusno ploščo 2 smo za 6 mesecev postavili v zaprt prostor pri sobni temperaturi in opazili smo, da se je na neočiščeni površini pojavila naravna oksidacijska barva, na površini pa po laserskem čiščenju ni bilo opaziti razbarvanja ali rjavenja in je bila še vedno kovinske barve.
Slika 10 Slika vzorca plošče iz nerjavečega jekla po čiščenju 6 mesecev
Tehnologija laserskega čiščenja površin lahko hitro odstrani barvo oksidacije zvara nerjavečega jekla in toplotno prizadeto območje ter barvo in rjo na površini nerjavečega jekla; tehnologija laserskega čiščenja površine lahko tvori novo pasivno plast z dobro odpornostjo proti koroziji; površina nerjavečega jekla po laserskem čiščenju nima velike barvne razlike z originalno površino.
Če želite izvedeti več informacij o MRJ-Laserju, obiščite:
Stroji za lasersko čiščenje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Stroji za lasersko označevanje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserski varilni stroji:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
