Laserpuhastus ja laserpinna karendav täppislehemetallide tootmine tänapäevased saavutused pole lihtsalt võimalik ilma lasertehnoloogiata. Laseri lõikamine on juba üldlevinud ja laserkeevitamine (olgu see automatiseeritud või käsitsi), on samuti kiiresti populaarsus kogumas. Kuid laserid teevad midagi enamat kui lihtsalt lõigatud ja keevitatud, nad saavad puhastada. Ehkki laserpuhastustehnoloogia pole veel populaarseks muutunud, on see end tõestanud sellistes rakendustes nagu värvi ja rooste eemaldamine, eriti spetsialiseerunud puhastusrakendustes sellistes tööstusharudes nagu lennundus- ja autotööstus. Enamik laseripuhastusseadmeid kasutab skaneerimisoptikat, mis liigutab laserkiire kiirusel mitu meetrit sekundis, et see projitseerida soovitud kuju (näiteks ring või ristkülik) pinnale.
Mis täpselt laseri puhastab?
Laserpuhastus hõlmab erinevaid protsesse, mis jagunevad kahte põhikategooriasse. Üks on pinna saasteainete eemaldamine ja teine on pinna "graveerimine" või "tekstuurimine", et mahutada spetsiifilisi katte, liimiühendusi või muid rakendusvajadusi. Kui saasteainete eemaldamine (tuntud kui "puhastamine") ja lasertekstuurimine, võivad kasutada sarnaseid või isegi samu seadmeid, on need kaks protsessi erinevad ja tootjad valivad erinevate kategooriate vahel sõltuvalt nende vajadustest.
Kuidas laserid puhastavad?
Selle keskmes on laserpuhastus pinna saasteainete, näiteks rooste ja soovimatu värvi eemaldamine. Seadmed on sageli varustatud aurude ekstraheerimissüsteemiga, mis jäädvustab laseriga eemaldatavaid saasteaineid. Mõnes kriitilises kosmoserakenduses, näiteks titaani puhastamine, kasutatakse oksiidi moodustumise vältimiseks varjestusgaasi. Paljudes tavalistes rakendustes töötavad laserid pinna saasteainete eemaldamisega. Ablatsioon (tahke aine otse gaasiks teisendamine) toimib kõige paremini siis, kui saasteaine ablatsioonilävi on tublisti allapoole mitteväärimetalli oma, nii et laseriga saab saasteainet pihustada, ilma et see mõjutaks metalli pinda. Laser tarnitud energia teostab puhastusoperatsiooni erineval viisil, sõltuvalt eemaldatavast materjalist. Näiteks loob laser mõnikord pinnale termilise löögimõju, põhjustades soojuspaisumistegurite erinevusi pinnaprügi, näiteks rooste ja mittevääri metalli vahel, ning šokk loob roosteosakeste "raputamise" pinnale. Muudel juhtudel põletab laseri kuumus eemaldatava materjali, mis on tavaliselt värv või muud orgaanilised katted.
Õli saastumine on laseritele läbipaistev, seega ei eemalda seda ablatsiooni ega termilise šoki abil. Sel juhul "keeb laser" õli teatud osad ". Täpsemalt, laser soojendab metallpinna väikeseid alasid, põhjustades õlitilgade hüppamist pinnalt õhku, kus suitsu ekstraheerimissüsteem jäädvustab need tilgad. "Nendes rakendustes on aurude kaevandamise süsteem sama oluline kui laseriga ise.
Laser tekstuuripinnad
Laserid pakuvad täpsust, mida on keeruline teiste tööriistadega sobitada. Laservõimsust, impulsi kestust ja tala profiili saab reguleerida nii, et protsess eemaldaks ainult kavandatud osa ja jätab muud piirkonnad mõjutamata. Nii nagu laserpuhastus eemaldab saasteained, jättes samal ajal mitteväärismetalli, saab lasertekstuuri teha ka täpse kontrolliga. Nendes protsessides on laserkiire tavaliselt Gaussi tala, mille tala keskel on suur energia, mis libistab metallkihti ja põhjustab selle all oleva metalli hetkese muutumise tahkest olekust vedelaks ja tagasi tahkeks. Protsess kasutab tavaliselt ühe režiimiga lasereid, mis võimaldavad väga väikeseid kohapealseid suurusi, luues äärmiselt täpseid tekstuure. Analoogiat saab tõmmata lõhkamisele, kus iga liiva tera suurust kontrollitakse täpselt, ehkki laseri tekstuurimine toimib pinnaga täiesti erineval viisil laserkuumusega, mitte liiva terade füüsilise mõjuga. Mõnes metallist valmistamisrakenduses võib lasertekstuurimine pinda täpselt muuta, et muuta oma omadusi, näiteks muuta see hüdrofoobseks. Need täpsed tekstuurimisrakendused kasutavad tavaliselt väga lühikese impulsi kestusega lasereid, mida tavaliselt mõõdetakse pikosekundites või femtosekundites. Katte metallipindade valmistamiseks kasutatakse palju muid tekstuurimisrakendusi, ilma et oleks kasutamata kemikaale.
.
Automatiseeritud rakendused
Automatiseeritud laserpuhastus muutub madalate segude, suure mahuga keskkonnas. Näiteks akude keevisõmbluste puhastamine on tüüpiline rakendus. "Need süsteemid töötlevad miljoneid osi, keevitades mitu toorikut sekundis pindade puhastamiseks." Häälenduse eemaldamine pärast tembeldamist on veel üks kasvav rakendus. Varem tuginesid need toimingud katteks templite valmistamiseks suurtele puhastusliinidele, kasutades suures koguses vett, mis oli kergesti saastunud metalli ja muu prahiga ning raske ja kallis käsitsemine. Võlakirjade ettevalmistamine on veel üks oluline rakendusala, eriti lasertekstuurimine. Mõnel juhul võib elamispinda vajada konkreetse liimiga, mis sobib pinnaga konkreetse tekstuuri või mustriga. Pidurpadja tootmine kasutab sarnast tehnoloogiat, kus enne piduriklotsi asetamist laser tekstuur tekstub.
Asendada liivapritsid?
Laseri keevitamise kiirus ja kvaliteedieelised on hästi teada, mistõttu ilmub see üha enam kaupluse põrandal. Niisiis, kas laseri tekstuurimine võib asendada liivapritsi? Automatiseeritud seadmed toimivad hästi suure mahuga, madala seguga olukordades, eriti lihtsate osade geomeetriate korral. Kuna osad muutuvad keerukamaks ja osa kombinatsioonid suurenevad, suureneb automatiseerimise raskus. See on seotud laseri tekstuuri olemusega, mis ideaalis nõuab, et tala oleks risti metallpinnaga või võimalikult lähedal risti.
Tekkiv alternatiiv
Laseri puhastamine ja tekstureerimine ei sobi kõigil juhtudel, sõltuvalt saasteainetest, mis tuleb eemaldada, ja pinna ettevalmistamise nõuded. Näiteks ei ole laserid veski skaala eemaldamisel paksult kuumadelt rullikult, eriti automatiseeritud keskkonnas, mis nõuab suurt läbilaskevõimet. Sellegipoolest näitavad laserpuhastus ja tekstuuri suure potentsiaali, eriti tööstusharudes, kes otsivad kvalifitseeritud töötajaid. Liivapritsid ja keemilised puhastusvahendid muudavad keskkonna sageli vähem kui põlised. "Paljud inimesed soovivad näha rohelisemaid, jätkusuutlikumaid protsesse tootmises," ütles Laser Photonics sisuhaldur Miller Cordeiro. "Laserpuhastus ja sarnased tehnoloogiad annavad tootjatele rohkem võimalusi, aidates neil samal ajal investeeringutasuvust parandada." Kõigi liialdajate ja kemikaalide asendamine laseritega koos õigete ohutusprotokollidega (PPE, kerge ohutus, sobiva laserklaasiga lukustatud korpused) võivad teha tehase põranda puhtamaks ja atraktiivsemaks töökohaks. Tööstusharu jaoks, kes otsib pidevalt uusi viise töötajate meelitamiseks, on kindlasti hea mõte parema töökeskkonna loomine.
