Проучване на технологията за лазерно почистване на неръждаема стомана
Тази статия представя концепцията и основния принцип на технологията за лазерно почистване и използва експерименталния метод за изследване на ефекта от лазерното почистване на повърхност от неръждаема стомана. Тестът показва, че технологията за лазерно почистване на повърхността може бързо да премахне окисления цвят на заваръчните шевове от неръждаема стомана и зоната, засегната от топлина, както и боята и ръждата върху повърхността от неръждаема стомана и може да образува нов пасивиращ слой.
Основен принцип на технологията за лазерно почистване
Технологията за лазерно почистване се отнася до използването на работна повърхност с облъчване с високоенергиен лазерен лъч, така че повърхността на мръсотията, петна от ръжда или покрития да настъпи мигновено изпаряване или отстраняване, високоскоростно ефективно отстраняване на адхезията на повърхността на почистващия обект или повърхностното покритие, така че за постигане на чист процес.
Лазерите, заедно с електронните лъчи и йонните лъчи, се наричат колективно високоенергийни лъчи. Общата характеристика е, че лъчите носят висока енергия за предаване в космоса. Чрез фокусиране може да се получи излъчване с плътност на мощността 104-1015W/cm² близо до фокусната точка, която е източникът на топлина с най-висок интензитет. . Лазерът има характеристиките на висока яркост, висока насоченост, висока монохроматичност и висока кохерентност, които са несравними с обикновените източници на светлина. Използвайки високата яркост на лазера, след като бъде фокусиран от обектива, може да се генерира температура от хиляди или дори десетки хиляди градуси близо до фокуса. Високата насоченост на лазера позволява лазерът да се предава ефективно на големи разстояния. Монохроматичността на лазера е изключително висока и дължината на вълната е единична, което благоприятства фокусирането и избора на дължина на вълната. Лазерната светлина, излъчвана от лазера, се предава от оптичното влакно към фокусиращата леща и след фокусиране достига повърхността на обработвания детайл, който трябва да се почисти от вътрешния отвор на дюзата. Обикновено се използва дюза с помощта на дюза с малък отвор, коаксиална с лазера, за да издуха газ под налягане в почистващата зона. Газът се осигурява от спомагателния източник на газ и основната му функция е да предпазва лещата от замърсяване от пръски и дим и да пречиства повърхността на детайла и да засилва термичния ефект на лазера и материала.
Както е показано на фигура 1, след абсорбиране на лазерната енергия, замърсителите на повърхността на обекта или се изпаряват и изпаряват, или моментално се нагряват и разширяват, за да преодолеят адсорбционната сила на повърхността върху частиците, така че да могат да бъдат отделени от повърхността на обекта, като по този начин се постига целта на почистването. Понастоящем има някои разногласия относно механизма на лазерно почистване, но повечето от механизмите могат разумно да обяснят някои явления в експериментите с лазерно почистване, които обикновено включват лазерно разлагане на изпаряване, лазерен пилинг, топлинно разширение на частици мръсотия, вибрации на повърхността на субстрата и там са четири аспекта на вибрациите на частиците; освен това лазерното почистване често е резултат от едновременното действие на множество механизми.
Фигура 1 Принцип на лазерно почистване
Механизмът за лазерно почистване варира в зависимост от адхезията на повърхността и термофизичните параметри на субстрата. Когато повърхностната адхезия и термофизичните параметри на субстратния материал се различават значително, механизмът за лазерно почистване включва: аблационно изпаряване, механизъм за термична вибрация и термичен шок и механизъм за акустично разбиване, като боя за лазерно почистване и гумен слой. Когато повърхностната адхезия и термофизичните параметри на материала на субстрата не се различават, главно действащият механизъм за изпаряване на аблация, като лазерно отстраняване на ръжда.
Тестово изследване за почистване на повърхността на заваръчните шевове от неръждаема стомана
Моята компания дългосрочно масово производство на корпус от неръждаема стомана T4003 на превозното средство и по-голямата част от корпуса от неръждаема стомана, материалите от неръждаема стомана в заваряването, местните части, дължащи се на монтажната празнина, са супер лоши, което води до голямо входяща топлина, особено когато използване на тънка плоча от около 3 мм, ще доведе до окисляване на повърхността близо до заваръчния шев от неръждаема стомана и обратното заваряване, унищожавайки оригиналния пасивиращ слой на материала, така че устойчивостта на корозия на материала да бъде намалена или дори повреда. Някои продукти от външен вид от неръждаема стомана не изискват боядисване или боядисване с прозрачен цветен лак, прекомерното окисляване, причинено от разликата в цвета, ще повлияе сериозно на цялостната красота на автомобила. Прекомерното окисляване на заваръчните шевове от неръждаема стомана възниква главно по външната повърхност на тялото, като страничната стена, долната плоча на страничната стена и други части, особено свързващите части на страничната стена и плочата на крайната стена (напречната лента на крайната стена), както е показано на Фигура 2.
Фигура 2 Прекомерно окисление на външната повърхност на заваръчния шев на тялото от неръждаема стомана
В съответствие с препоръките на стандарта AWS D18.2 и стандарта AS 1554.6, повърхността на заваръчния шев и засегнатата от топлина зона е разрешено да има светли оксиди с цвят на слама и проби 1~3 на фигура 3, сини, кафяви и черни оксиди не отговарят на изискванията. В допълнение към окисляването на заваръчните шевове, тялото от неръждаема стомана при производството на локална ръжда или други замърсители и други проблеми, проектът възнамерява да провери използването на технология за лазерно почистване на повърхността, за да се отърве от прекомерното окисление и ръжда и други примеси по повърхността на неръждаема стомана стомана и устойчивостта на корозия на обработената повърхност чрез метода на изпитване.
Фигура 3 Проби от заваръчен шев от неръждаема стомана и зона, засегната от топлина, обезцветяване на окисление (AWS D18.2:2009)
(1) Процесът на тестване избира 65W ръчно лазерно почистващо устройство, чрез настройка на параметрите могат да се получат различни ефекти, различни ефекти на третиране при различни параметри са показани на фигура 4, чрез няколко теста, за да се постигне идеалното състояние на повърхността, разумен параметър настройките са както следва:
① Мощност на лазера: 65W.
② Точково съвпадение: 1.2.
③ Ширина на импулса: 30~240ns.
④ Импулсна енергия: {{0}}.1~ 0.8mJ, оптимална енергия 0.1~0.2mJ.
Фигура 4 Тест за почистване на повърхността на образец от неръждаема стомана
(2) Резултатите от теста успяха да отстранят целия оксиден слой от заваръчния шев и засегнатата от топлина зона след третиране с лазерно почистващо устройство при горните параметри, както е показано на Фигура 5~Фигура 7.
Фигура 5 Сравнение на преди и след почистване на челни заварки
Фигура 6 Сравнение на преди и след предно почистване на ъглови заварки
Фигура 7 Сравнение на преди и след почистване на задната страна на заваръчния шев
Според състоянието на обработената повърхност върху разликата в скоростта на поглъщане на светлина, чрез регулиране на дължината на вълната и други параметри, лазерът може не само да почисти оксидния слой на металната повърхност, но също така бързо да почисти повърхността на неръждаемата стомана от ръжда и боя (вижте Фигура 8 ~ Фигура 9)
Фигура 8 Почистване на ръждата на горната странична греда
Фигура 9 Почистване на лак
Лазерното почистване на повърхността може не само да премахне напълно оксидния слой на заваръчния шев и засегнатата от топлина зона, но също така да образува нов пасивиращ слой, за да предотврати повторно ръждясване. За да се провери устойчивостта на корозия на новия пасивиращ слой, беше проведен сравнителен тест за устойчивост на корозия в естествена и симулирана среда. Тестът беше извършен чрез локално лазерно почистване на две тестови плочи, които бяха съхранявани в различни среди за определен период от време, за да се наблюдава ситуацията на ръжда. Ситуацията с корозия е показана на Фигура 10: Тестова плоча 1 беше поставена на открито за 6 месеца и беше забелязано, че има много следи от ръжда върху непочистената повърхност, докато повърхността беше само леко ръждясала след лазерно почистване . Тестова плоча 2 беше поставена на закрито при стайна температура за 6 месеца и беше наблюдавано, че естественият окислителен цвят се появява върху непочистената повърхност и не се наблюдава обезцветяване или ръждясване на повърхността след лазерно почистване и тя все още беше метална на цвят.
Фиг. 10 Изображение на проба от плоча от неръждаема стомана след почистване в продължение на 6 месеца
Технологията за лазерно почистване на повърхността може бързо да премахне окисления цвят на заваръчния шев от неръждаема стомана и зоната, засегната от топлина, както и боята и ръждата по повърхността на неръждаема стомана; технологията за лазерно почистване на повърхността може да образува нов пасивиращ слой с добра устойчивост на корозия; повърхността на неръждаема стомана след лазерно почистване няма голяма разлика в цвета с оригиналната повърхност.
Ако искате да научите повече информация за MRJ-лазера, моля посетете:
Машини за лазерно почистване:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Машини за лазерно маркиране:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Машини за лазерно заваряване:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
