От производствените предприятия и медицинските лаборатории до автомобилната, авиационната и стоманодобивната промишленост, лазерът става най-предпочитаният метод за повърхностно почистване на материалите.
Въпреки че използването на лазери при рязане, пробиване и заваряване е добре известно, сегашната му адаптация в индустриалните приложения за почистване е сравнително нова и неизследвана.
Настоящото приложение на лазери е резултат от необходимостта от неопасен, неабразивен метод на почистване, който може да се използва като заместител в приложения, където преди са били използвани химически, ръчни и абразивни методи за бластиране.
Предимства при използването на лазери при почистване
Ключовите проблеми, представени от конвенционалните методи за почистване, включват отрицателно въздействие върху околната среда и износване на субстрата. Абразивните взривни системи създават значителни количества отпадъци и повредени деликатни повърхности, а използването на химически разтворители води до потенциално опасни изпарения и течни отпадъчни продукти.
Това доведе до адаптиране на лазерната технология в приложенията за почистване на повърхности. Поради многото си предимства, лазерното почистване сега е най-ефективният метод за премахване на нежеланото вещество от повърхността на материалите.
Понастоящем има широк спектър от системи за лазерно почистване и обеззаразяване, използвани в различни приложения, от премахване на остатъци от вулканизиране от калъпи за гуми и гравиране на повърхности чрез аблация до изолираща изолация от проводници и отнемане на боя от деликатни повърхности.
Някои от многото предимства на използването на лазери в приложенията за почистване на повърхности включват:
Метод на автоматизирано и неслучайно почистване
Намалено количество отпадъчни продукти
Повишена безопасност
Няма нужда от химикали или взривни среди
Неабразивен и безконтактен процес на почистване
Приложения за лазерно почистване
Профилиране на повърхността и отстраняване на ръжда при производството на стомана. Лазерното почистване е също така ефективен и ефикасен метод за отстраняване на ръжда и мащаб от метални материали. Ръждата и мащабът са замърсители, които се образуват върху метални повърхности в резултат на естествени или изкуствени процеси. Когато металите са изложени на влага, те реагират с вода, за да образуват железни оксиди, което води до ръжда. Тази ръжда намалява качеството на метала, което го прави неподходящ за използване в различни приложения.
Фиг.1 Web
(Източник: worldsteel Библиотека с изображения)
От друга страна, скалите се образуват върху метални повърхности в резултат на процесите на топлинна обработка, а оксидът му обезцветява металната повърхност, като предотвратява последващи операции.
Отстраняването на тези нежелани повърхностни наслоявания изисква извършването на процеси за отстраняване на накип, за да се осигурят гладки повърхности за предварително дообработване и довършителни процеси като галванични покрития.
Конвенционалните операции по отстраняване на ръжда и отстраняване на котлен камък включват използването на физически методи като взривяване, полиране, изстъргване, допълнителни удари и телени четки. Химични методи като алкално отстраняване на котлен камък и киселинно отстраняване на котлен камък (ецване) също могат да се използват за отстраняване на мащаба. Тези методи обаче са много абразивни и водят до замърсяване на околната среда и до увреждане на метала на основата.
За да се избегнат тези недостатъци, лазерното почистване се превърна в предпочитан метод за отстраняване на ръжда и отстраняване на котления камък. Ръждата / мащабът се отстранява чрез насочване на лазерен лъч с висока върхова мощност и честота на повторение на ръждясалия слой.
Лазерът трябва да се стреля с къси импулси, за да се избегне повреда на обработваната основа. Ръждата бързо абсорбира енергията на лазерния лъч, което води до повишени температурни нива. След като температурата е достатъчно висока, ръждата се топи и в крайна сметка се изпарява.
Използването на импулсни оптични лазери е предпочитаният вариант, тъй като осигурява по-голям контрол над мощността, дължината на вълната и продължителността на импулса, позволявайки на ръждата / мащаба да се изпари без никакви повреди на основния материал.
Процесът на лазерно почистване може да се приложи и за профилиране на повърхността. Преди нанасяне на защитни покрития върху изработени стоманени детайли за предпазване и защита от корозионно действие, повърхностите им трябва да бъдат чисти и свободни от всички замърсители.
Профилирането / подготовката на повърхността изисква отстраняването на всички замърсители от повърхността на стоманените части при подготовката за защитно покритие. Тези замърсители включват масло, грес, мазилка, хидрати и оксидни слоеве, грунд за основи и др. За всички последващи процеси, прътите, проводниците и профилите също трябва да бъдат свободни от тези замърсители.
Тъй като лазерното почистване използва неабразивен, безконтактен подход без участието на разтворители, химикали или абразивни среди, той е идеален за повърхностно профилиране и отстраняване на ръжда / скала. Процесът на почистване може да се проведе в малък или голям мащаб и може да бъде автоматизиран. Лазерното почистване е екологично чист и икономически ефективен начин за отстраняване на ръждата и подготовка на повърхностите от валцувани стоманени продукти и изработени стоманени части за защитно покритие.
Почистване на анодния възел. Индустрията за топене на алуминий използва въглеродни блокове като "жертвени" аноди при производството на първичен алуминий. Качеството на анода оказва влияние върху екологичните, икономическите и технологичните аспекти на производството на алуминий. Малък процент от мощността на клетката е посветен на преодоляване на електрическото съпротивление на предварително прокаран анод.
Фиг.2 Web
(Източник: Flickr)
Наличието на мръсотия и други замърсители ще повиши електрическото съпротивление на анода, което ще доведе до консумация на повече клетъчна мощност. Наличието на замърсители също така намалява продължителността на живота на анода чрез увеличаване на неговата консумация по време на процеса на топене. От гледна точка на ефективността е необходимо да се почистват и отстраняват всички повърхностни замърсители от анодните възли, преди да бъдат използвани в алуминиеви топилни операции.
В допълнение, анодните сглобки са ценни инструменти, които могат да бъдат използвани повторно, но само след извършване на задълбочено и внимателно третиране на основните му компоненти - при определени условия.
Лазерното почистване отговаря на специфичните условия, при които анодните възли могат да бъдат третирани за повторна употреба. Може да се използва в следните приложения:
Отстраняване на остатъци от въглеродни утайки
Почистване на катодни решетки
Отстраняване на замърсители и замърсявания от накрайници и пръчки
Препарат за лепене на метали. За да се повиши стабилността на процеса, повърхностната адхезия и по-доброто качество на шва, повърхността на металните материали, които трябва да се съединят, трябва да се подготви преди прилагането на заваръчни и други свързващи техники.
Без необходимите основи, ставите и шевовете стават податливи на деградация, повишено износване и катастрофални откази. Лазерното почистване може да се използва за подготовка на повърхности, преди те да бъдат съединени, което води до отлично качество на свързване за по-добра устойчивост на корозия и дълготрайност.
Лазерното почистване е подходящо за залепване, тъй като премахва оксиди и други замърсители като мазнини и оксиди, които намаляват якостта на залепващите връзки. Той е особено подходящ за приложения, включващи извити или плоски повърхности или части с определени ограничения за изключително сложни 3D геометрии.
Едно от основните предимства на лазерното почистване е възможността за фина настройка на мощността и дължината на вълната за прецизна модификация на метали като магнезий и алуминий, които да се използват за целите на микроструктурирането. Той също така осигурява материали с много висока устойчивост на корозивни елементи, като осигурява стабилно, дълготрайно залепване.
В последно време се наблюдава засилено използване на лепилни връзки в приложенията за конструктивно проектиране вместо конвенционалните техники за свързване като занитване и заваряване. Това се дължи на многото предимства на залепването върху конвенционалните техники.
Тези предимства включват равномерно разпределение на напрежението, намаляване на корозията, осветление на структурата, затихване на вибрациите и акустична изолация. Тези ползи обаче могат да бъдат постигнати само ако повърхностите, които трябва да се залепят, са подготвени, обезмаслени и внимателно почистени.
Лазерното почистване е идеално за такива приложения, тъй като внимателно премахва масла, ръжда, защитни покрития и други замърсители, получени при транспортиране без увреждане на основния субстрат.
Предварителна обработка за спояване и заваряване. Лазерното почистване също е доказано ефективно в приложенията за предварителна обработка за заваряване и спояване. Преди да се използват алуминиеви и стоманени материали за заваряване в корабостроенето, производството на прецизни инструменти, автомобилостроенето и други свързани с тях индустрии, първо трябва да бъдат подготвени техните повърхности.
Лазерната заварка е едно от многото приложения на лазерното почистване и помага за отстраняването на черни и цветни метали, смазочни материали и други замърсители от метални и алуминиеви повърхности при подготовката за висококачествени заварки. Той също така осигурява гладки и свободни от пори спойки.
Когато се използва в процесите на предварителна обработка за заваряване и спояване, лазерното почистване прави следното:
Пълно отстраняване на грундиращи, хидратирани и оксидни слоеве
Омасляване и обезмасляване
Освен заваръчни и заваръчни препарати, лазерите могат да се използват и за отстраняване на остатъци от заваръчни материали, като остатъчен поток и оксидни материали, както и термични петна от готови заваръчни съединения. Този метод на почистване е особено полезен за частите от неръждаема стомана, тъй като лазерната светлина спира границите на зърната, като гарантира, че заваръчните шевове са пасивирани, което увеличава устойчивостта на корозия.
Предимствата от използването на лазерно почистване в приложенията за предварителна обработка на заваряване и спояване включват:
Регулируеми дължини на вълните и мощност за прецизна обработка на свързващите повърхности в широк диапазон от дебелини на материала
Никакви повреди на подложката, т.е. поцинкованите слоеве от стоманена ламарина
Частично декориране. Лазерното почистване е особено ефективно при приложения, които изискват частично отстраняване на боя или покрития от готови повърхности. Може да се използва на почти всички видове повърхности, независимо дали химически анодирани, окислени или органични. Лазерното почистване може да се използва за премахване на слънчевите панели и за премахване на боя в автомобилната и аерокосмическата индустрия, като същевременно се запазва целостта на грундиращото вещество.
В приложенията за премахване на покритието оптичните лазери са предпочитаният вариант. Те премахват необходимостта от маскиране чрез прецизно отстраняване на слоя на покритието в посочената област, като по този начин се елиминират някои от предизвикателствата, присъщи на частичните приложения за премахване на покритието. Лазерите могат да се използват в:
Прецизна обработка на функционални и дизайнерски повърхности
Създаване на Фарадееви клетки и контакти за непрекъснатост на космическата индустрия
Частично отстраняване на боята за електромагнитна съвместимост
Изработвайте свързващи точки за телени връзки
Ленти покритие в електрониката и автомобилната индустрия
Лазерното почистване е високоефективно в ситуации, при които критичните заваръчни шевове върху боядисани структури / части трябва да бъдат отстранени с цел проверка. Лазерът премахва покритията без нужда от ръчни или електроинструменти, абразиви или химикали, които могат да скрият проблемните зони и да причинят допълнително увреждане на повърхността.
Селективно отстраняване на боя. Селективното отстраняване на боя представлява едно от многото приложения на лазерното почистване. В автомобилната и космическата индустрия понякога е необходимо да се премахне горния слой боя, като се запази грундът. Това често се случва, когато покритите покрития върху превозни средства трябва да бъдат напълно отстранени преди нанасянето на нова боя.
