Od proizvodnih obratov in medicinskih laboratorijev do avtomobilske, letalske in jeklarske industrije postaja laser najbolj priljubljena metoda za površinsko čiščenje materialov.
Čeprav je uporaba laserjev pri rezanju, vrtanju in varjenju dobro znana, je njena trenutna prilagoditev v industrijskih aplikacijah za čiščenje relativno nova in neraziskana.
Ta trenutna uporaba laserjev je nastala kot posledica potrebe po nenevarni, neabrazivni metodi čiščenja, ki bi jo lahko uporabili kot nadomestek pri uporabi kemičnih, ročnih in abrazivnih metod peskanja.
Prednosti uporabe laserjev pri čiščenju
Ključni problemi, ki jih predstavljajo običajne metode čiščenja, so negativni vpliv na okolje in obraba substrata. Abrazivni peskalni sistemi so ustvarili velike količine odpadkov in poškodovanih občutljivih površin, medtem ko je uporaba kemičnih topil povzročila potencialno nevarne hlape in tekoče odpadne produkte.
To je privedlo do prilagoditve laserske tehnologije na površine za čiščenje površin. Zaradi številnih prednosti je lasersko čiščenje najučinkovitejša metoda odstranjevanja neželenih snovi s površine materialov.
Trenutno obstaja širok spekter pulznih laserskih čistilnih in de-premaznih sistemov, ki se uporabljajo v različnih aplikacijah, od odstranjevanja vulkanizirajočih ostankov iz kalupov pnevmatik in gravirnih površin z ablacijo do izolacijske izolacije iz prevodnikov in odstranjevanje barve iz občutljivih površin.
Nekatere od številnih prednosti uporabe laserjev v aplikacijah za čiščenje površin so:
Avtomatsko in nenavadno čiščenje
Zmanjšana količina odpadnih proizvodov
Povečana varnost
Ni potrebe po kemikalijah ali sredstvih za peskanje
Neabrazivni in nekontaktni proces čiščenja
Aplikacije za lasersko čiščenje
Profiliranje površin in odstranjevanje rje pri izdelavi jekla. Lasersko čiščenje je tudi učinkovita in učinkovita metoda za odstranjevanje rje in kamna iz kovinskih materialov. Rust in lestvica sta onesnaževalca, ki se tvorita na kovinskih površinah zaradi naravnih ali umetnih procesov. Ko so kovine izpostavljene vlagi, reagirajo z vodo, da nastanejo železovi oksidi, kar povzroči rjo. Ta rja degradira kakovost kovine, zaradi česar je neprimerna za uporabo v različnih aplikacijah.
Slika 1 Web
(Vir: worldsteel Knjižnica slik)
Po drugi strani pa se na kovinskih površinah zaradi toplotne obdelave oblikujejo luske, njen oksid pa obarva kovinsko površino, kar preprečuje nadaljnje končne obdelave.
Odstranitev teh neželenih površinskih nanosov zahteva izvedbo postopkov odstranjevanja vodnega kamna, da se zagotovijo gladke površine za predobdelavo in končne postopke, kot je galvaniziranje.
Običajna odstranitev rje in odstranjevanje vodnega kamna vključuje uporabo fizikalnih metod, kot so peskanje, poliranje, strganje, dodatni udarci in žične ščetke. Kemične metode, kot so alkalno odstranjevanje vodnega kamna in odstranjevanje vodnega kamna (dekapiranje), se lahko uporabijo tudi za odstranjevanje kamna. Vendar so te metode zelo abrazivne in povzročajo onesnaževanje okolja in poškodbe podlage.
Da bi se izognili tem pomanjkljivostim, je lasersko čiščenje postalo prednostna metoda za odstranjevanje rje in odstranjevanje vodnega kamna. Rja / lestvica se odstrani z usmerjanjem laserskega žarka z visoko vršno močjo in stopnjami ponavljanja na nerjavno plast.
Laser mora biti sprožen v kratkih impulzih, da se izognete poškodbam obdelanega substrata. Rja hitro absorbira energijo laserskega žarka, kar ima za posledico višjo temperaturo. Ko je temperatura dovolj visoka, se rja topi in sčasoma izhlapi.
Uporaba pulziranih optičnih laserjev je najprimernejša možnost, saj zagotavlja večji nadzor moči, valovne dolžine in trajanja impulza, kar omogoča, da se rja / lestvica upari brez poškodb osnovnega materiala.
Proces laserskega čiščenja se lahko uporabi tudi za površinsko profiliranje. Pred nanašanjem zaščitnih premazov na izdelane jeklene dele za zaščito in zaščito pred korozivnim delovanjem morajo biti njihove površine čiste in brez onesnaževalcev.
Profiliranje površin / priprave je potrebno za odstranitev vseh onesnaževalcev s površine jeklenih delov pri pripravi zaščitnih premazov. Ti onesnaževalci vključujejo olje, maščobo, lestvico, hidrate in oksidne plasti, temeljni premaz, itd. Za vse nadaljnje postopke morajo biti palice, žice in profili tudi brez teh onesnaževalcev.
Ker lasersko čiščenje uporablja neabrazivni, nekontaktni pristop brez vključevanja topil, kemikalij ali abrazivnih medijev, je idealen za profiliranje površin in odstranjevanje rje / skale. Postopek čiščenja lahko izvedemo v manjšem ali večjem obsegu in ga lahko avtomatiziramo. Lasersko čiščenje je okolju prijazen in stroškovno učinkovit način za odstranjevanje rje in pripravo površin valjanih jeklenih izdelkov in izdelanih jeklenih delov za zaščito.
Čiščenje sklopa anode. Industrija taljenja aluminija uporablja ogljikove bloke kot "žrtvene" anode pri proizvodnji primarnega aluminija. Kakovost anode vpliva na okoljske, ekonomske in tehnološke vidike proizvodnje aluminija. Majhen odstotek moči celic je namenjen premagovanju električne upornosti predžgane anode.
Slika 2 Web
(Vir: Flickr)
Prisotnost umazanije in drugih onesnaževal bo povečala električno upornost anode, kar bo povzročilo večjo porabo energije. Prisotnost kontaminantov tudi zmanjšuje življenjsko dobo anode s povečanjem njene porabe med taljenjem. Z vidika učinkovitosti je potrebno očistiti in odstraniti vse površinske onesnaževalce iz anodnih sklopov, preden jih uporabimo pri taljenju aluminija.
Poleg tega so anodni sklopi dragocena orodja, ki jih je mogoče ponovno uporabiti, vendar le po temeljitem in skrbnem ravnanju z njenimi glavnimi komponentami - pod določenimi pogoji.
Lasersko čiščenje ustreza specifičnim pogojem, pod katerimi se lahko anodni sklopi obdelajo za ponovno uporabo. Uporablja se lahko v naslednjih aplikacijah:
Odstranitev ostankov iz ogljikovih ogorkov
Čiščenje katodnih palic
Odstranjevanje onesnaževalcev in umazanije iz naprstnikov in paličic
Priprava lepil za kovine. Da bi povečali stabilnost procesa, površinsko oprijemljivost in boljšo kakovost šiva, je treba površino kovinskih materialov, ki jih želite povezati, pripraviti pred uporabo varilnih in drugih tehnik spajanja.
Brez potrebnih podlag, spoji in šivi postanejo občutljivi na degradacijo, povečano obrabo in katastrofalne napake. Lasersko čiščenje lahko uporabite za pripravo površin pred njihovo združitvijo, kar zagotavlja odlično kakovost vezi, ki izboljšuje odpornost proti koroziji in vzdržljivost.
Lasersko čiščenje je primerno za pripravo lepilnih veziv, saj odstrani okside in druge onesnaževalce, kot so maščobe in oksidi, ki zmanjšajo trdnost lepilnih vezi. Posebej je primeren za aplikacije z zaobljenimi ali ravnimi površinami ali deli z določenimi omejitvami za zelo zapletene 3D geometrije.
Ena od glavnih prednosti laserskega čiščenja je možnost natančnega prilagajanja njegove moči in valovne dolžine za natančno spreminjanje kovin, kot so magnezij in aluminij, ki se uporabljajo za namene mikrostrukturiranja. Prav tako daje materiale z zelo visoko odpornostjo na korozivne elemente, kar zagotavlja stabilno, dolgotrajno lepljenje.
V zadnjem času se povečuje uporaba lepilnih vezi v konstrukcijskih načrtih namesto običajnih tehnik spajanja, kot so kovičenje in varjenje. To se pripisuje številnim prednostim lepljenja pri običajnih tehnikah.
Te prednosti vključujejo enakomerno porazdelitev napetosti, zmanjšanje korozije, osvetlitev strukture, slabljenje vibracij in zvočno izolacijo. Vendar pa se te koristi lahko dosežejo le, če se površine, ki jih želite lepliti, pripravijo, razmastijo in skrbno očistijo.
Lasersko čiščenje je idealno za takšno uporabo, saj previdno odstrani olja, rjo, zaščitne premaze in druge onesnaževalce, ki nastanejo pri transportu, brez poškodb podlage.
Predpriprava za spajkanje in varjenje. Lasersko čiščenje se je izkazalo za učinkovito tudi pri predobdelavi za varjenje in spajkanje. Pred uporabo aluminijastih in jeklenih materialov za varjenje v ladjedelništvu, izdelavi preciznih orodij, avtomobilski industriji in drugih sorodnih panogah je treba najprej pripraviti njihove površine.
Priprava varjenega varjenja je ena od mnogih aplikacij laserskega čiščenja in pomaga pri odstranjevanju železnih in neželeznih kovin, maziv in drugih onesnaževalcev iz kovinskih in aluminijastih površin pri pripravi na kakovostne zvare. Zagotavlja tudi gladke in brez por, spoje.
Čiščenje z laserjem pri predobdelavi za varjenje in spajkanje poteka na naslednji način:
Temeljito odstranjevanje temeljnih premazov, hidratov in oksidnih plasti
Razmaščevanje in odstranjevanje olja
Poleg varjenja in priprave na spajkanje se lahko uporabljajo tudi laserji za odstranjevanje ostankov zvara, kot so ostanki fluksa in oksidnih materialov ter toplotne madeže iz končnih zvarnih spojev. Ta metoda čiščenja je še posebej koristna za dele iz nerjavečega jekla, ker laserska svetloba zadržuje meje zrn, kar zagotavlja, da so zvarni šivi pasivirani - kar poveča odpornost proti koroziji.
Prednosti uporabe laserskega čiščenja v aplikacijah predobdelave za varjenje in spajkanje vključujejo:
Nastavljive valovne dolžine in moč za natančno obdelavo spojenih površin v širokem razponu debelin materiala
Ni poškodbe podlage, to je pocinkane plasti jeklene pločevine
Delna odkoščitev. Lasersko čiščenje je še posebej učinkovito pri aplikacijah, ki zahtevajo delno odstranjevanje barve ali premazov iz končnih površin. Lahko se uporablja na skoraj vseh vrstah površin, bodisi kemično anodiziranih, oksidiranih ali organskih. Lasersko čiščenje se lahko uporablja za odstranjevanje barve sončnih celic in odstranjevanje barve v avtomobilski in vesoljski industriji, hkrati pa ohranja celovitost osnovne snovi.
Pri odstranjevanju premazov so prednostni optični laserji. Izogibajo se potrebi po maskiranju z natančnim odstranjevanjem plasti premaza na določenem območju, s čimer se odpravijo nekateri izzivi, povezani z delno odstranitvijo premaza. Laserji se lahko uporabljajo v:
Natančna obdelava funkcionalnih in oblikovnih površin
Ustvarjanje Faradayevih kletk in stalnih stikov za vesoljsko industrijo
Delna odstranitev barve za elektromagnetno združljivost
Izdelajte vezne točke za žične povezave
Strip premaz v elektroniki in avtomobilski industriji
Lasersko čiščenje je zelo učinkovito v situacijah, kjer je treba kritične zvare na poslikanih konstrukcijah / delih odstraniti za inšpekcijske namene. Laser odstrani premaze brez potrebe po ročnem ali električnem orodju, abrazivnih sredstvih ali kemikalijah, ki lahko skrijejo problematična področja in povzročijo dodatno poškodbo površine.
Selektivno odstranjevanje barve. Selektivno odstranjevanje barve predstavlja eno izmed mnogih aplikacij laserskega čiščenja. V avtomobilski in vesoljski industriji je včasih potrebno odstraniti zgornjo plast barve, pri tem pa ohraniti temeljni premaz. To se pogosto zgodi, ko je potrebno pred nanosom novega barvnega premaza temeljito odstraniti zgornje obrabljene prevleke na vozilih.
