Roostevabast terasest pindade laserpuhastustehnoloogia uuringud
See artikkel tutvustab laserpuhastustehnoloogia kontseptsiooni ja põhiprintsiipi ning kasutab eksperimentaalset meetodit roostevabast terasest pinna laserpuhastuse mõju uurimiseks. Katse näitab, et laserpinna puhastamise tehnoloogia suudab kiiresti eemaldada roostevabast terasest keevisõmbluste ja kuumusest mõjutatud tsooni oksüdatsioonivärvi, samuti värvi ja rooste rooste roostevabast terasest pinnal ning moodustada uue passiveerimiskihi.
Laserpuhastustehnoloogia põhiprintsiip
Laserpuhastustehnoloogia viitab suure energiatarbega laserkiire kiiritustööpinna kasutamisele, nii et mustuse, roostelaikude või katete pind tekib hetkega aurustumisel või eemaldamisel, puhastusobjekti pinna nakkumise või pinnakatte kiirel tõhusal eemaldamisel, et saavutada puhas protsess.
Lasereid koos elektronkiirte ja ioonkiirtega nimetatakse ühiselt suure energiaga kiirteks. Ühine omadus on see, et talad kannavad kosmoses edastamiseks suurt energiat. Fokusseerides saab kiirituse võimsustihedusega 104-1015W/cm² fookuspunkti lähedalt, mis on suurima intensiivsusega soojusallikas. . Laseril on kõrge heleduse, suure suunavuse, kõrge monokromaatilisuse ja kõrge koherentsuse omadused, mida tavalised valgusallikad ei tasakaalusta. Kasutades laseri suurt heledust, saab pärast objektiivi fokuseerimist fookuse lähedal tekitada tuhandete või isegi kümnete tuhandete kraadide temperatuuri. Laseri kõrge suunatundlikkus võimaldab laserit tõhusalt edastada pikkade vahemaade taha. Laseri monokromaatilisus on äärmiselt kõrge ja lainepikkus on üksik, mis soodustab teravustamist ja lainepikkuse valimist. Laseri poolt kiiratav laservalgus edastatakse optilisest kiust teravustamisläätsesse ja pärast teravustamist jõuab see töödeldava detaili pinnale, mida tuleb puhastada düüsi sisemisest august. Tavaliselt kasutatakse düüsi, väikese avaga düüsi abil, mis on laseriga koaksiaalne, et puhuda surve all olev gaas puhastustsooni. Gaasi annab abigaasiallikas ja selle peamine ülesanne on vältida läätse saastumist pritsmete ja suitsuga ning puhastada tooriku pinda ja tugevdada laseri ja materjali termilist efekti.
Nagu on näidatud joonisel 1, on pärast laserenergia neelamist objekti pinnal olevad saasteained kas aurustunud ja lendunud või neid kuumutatakse ja laiendatakse koheselt, et ületada pinna adsorptsioonijõud osakestele, nii et neid saab objekti pinnast eraldada, saavutades seeläbi puhastamise eesmärgi. Praegu on laserpuhastuse mehhanismi osas mõningaid lahkarvamusi, kuid enamik mehhanisme suudab mõistlikult selgitada mõningaid nähtusi laserpuhastuskatsetes, mis hõlmavad tavaliselt laseri aurustumise lagunemist, laserkoorimist, mustuseosakeste soojuspaisumist, substraadi pinna vibratsiooni ja Osakeste vibratsioonil on neli aspekti; pealegi on laserpuhastus sageli mitme mehhanismi samaaegse toime tulemus.
Joonis 1 Laserpuhastuse põhimõte
Laserpuhastusmehhanism vastavalt pinna nakkuvusele ja substraadi termofüüsikalistele parameetritele on erineva suurusega. Kui pinna nakkuvuse ja alusmaterjali termofüüsikalised parameetrid erinevad märkimisväärselt, sisaldab laserpuhastusmehhanism: ablatsiooni aurustumist, termilist vibratsiooni ja termilise šoki mehhanismi ning akustilist purunemismehhanismi, näiteks laserpuhastusvärvi ja kummikihti. Kui pinna nakkuvus ja aluspinna materjal termofüüsilised parameetrid ei erine, toimib peamiselt ablatsiooni aurustumismehhanism, näiteks rooste laser eemaldamine.
Roostevabast terasest keevispinna puhastamise katse uuringud
Minu ettevõtte pikaajaline sõiduki roostevabast terasest korpuse T4003 masstootmine ja enamik roostevabast terasest korpusest, roostevabast terasest materjalidest keevituses, montaaživahest tingitud kohalikud osad on ülivaesed, mille tulemuseks on suur soojussisend, eriti kui kasutate umbes 3 mm õhukest plaati, põhjustab roostevabast terasest keevisõmbluse lähedal pinna oksüdeerumist ja keevitab tagasi, materjali algse passiveerimiskihi hävitamine, nii et materjali korrosioonikindlus väheneb või isegi ebaõnnestub. Mõned roostevabast terasest välimusega tooted ei vaja värvimist ega läbipaistva värvilaki värvimist, värvierinevusest tingitud liigne oksüdatsioon mõjutab tõsiselt sõiduki üldist ilu. Roostevabast terasest keevisõmbluse üleoksüdatsioon toimub peamiselt kere välispinnal, näiteks külgseinal, alumisel külgseina plaadil ja muudel osadel, eriti külgseina ja otsaseina plaadi (otsaseina ristpaela) ühendusosadel, nagu on näidatud joonisel 2.
Joonis 2 Roostevabast terasest korpuse välispinna keevisõmbluse kuumusest mõjutatud tsoon liigne oksüdeerumine
Vastavalt AWS D18.2 standardi ja AS 1554.6 standardi soovitustele on keevisõmbluse ja kuumusest mõjutatud tsooni pinnal lubatud heledad õlgvärvilised oksiidid ning joonisel 3 olevad proovid 1~3, sinised, pruunid ja mustad oksiidid ei vasta nõuetele. Lisaks keevisõmbluste oksüdatsioonile, roostevabast terasest korpusele kohaliku rooste või muude saasteainete tootmisel ja muudele probleemidele on projekti eesmärk kontrollida laserpinna puhastamise tehnoloogia kasutamist, et vabaneda liigsest oksüdatsioonist ja roostest ning muudest roostevabast terasest pinnal olevatest lisanditest ning töödeldud pinna korrosioonikindlusest katsemeetodi abil.
Joonis 3 Roostevabast terasest keevisõmbluse ja kuumusest mõjutatud tsooni oksüdatsioonivärvimuutuse proovid (AWS D18.2:2009)
(1) Katseprotsessis valitakse 65 W pihuarvuti laserpuhastusseade parameetrite reguleerimise teel, on võimalik saada erinevaid efekte, joonisel 4 on näidatud erinevad töötlemisefektid erinevate parameetrite all, mitme katse abil, ideaalse pinna oleku saavutamiseks on mõistlikud parameetrite seadistused järgmised:
(1) Laseri võimsus: 65W.
(2) Kohaline kokkusattumus: 1.2.
(3) Impulsi laius: 30 ~ 240ns.
(4) Impulsi energia: 0,1~ 0,8mJ, optimaalne energia 0,1~0,2mJ.
Joonis 4 Roostevabast terasest proovipinna puhastamise katse
(2) Katsetulemustega suudeti eemaldada keevisõmblusest ja kuumusest mõjutatud tsoonist kogu oksiidikiht pärast laserpuhastusseadmega töötlemist ülaltoodud parameetrite alusel, nagu on näidatud joonisel 5 ~ joonisel 7.
Joonis 5 Põkk-keevisõmbluste enne ja pärast puhastamist võrdlus
Joonis 6 Filee keevisõmbluste eesmise puhastamise võrdlus
Joonis 7 Filee keevisõmbluse tagakülje puhastamisele eelnenud ja järgnenud võrdlus
Vastavalt töödeldud pinna olekule valguse neeldumiskiiruse erinevusel, reguleerides lainepikkust ja muid parameetreid, saab laser mitte ainult puhastada metallpinna oksiidikihti, vaid ka kiiresti puhastada roostevabast terasest pinna roostet ja värvi (vt joonis 8 ~ joonis 9)
Joonis 8 Ülemise küljetala rooste puhastamine
Joonis 9 Laki puhastamine
Laserpinna puhastamine ei saa mitte ainult täielikult eemaldada keevisõmbluse ja kuumusest mõjutatud tsooni oksiidikihti, vaid moodustada ka uue passiveerimiskihi, et vältida uuesti roostetamist. Uue passiveerimiskihi korrosioonikindluse kontrollimiseks viidi läbi korrosioonikindluse võrdluskatse looduslikus ja simuleeritud keskkonnas. Katse viidi läbi kahe katseplaadi kohaliku laserpuhastusega, mida hoiti roostetamise olukorra jälgimiseks mõnda aega erinevates keskkondades. Korrosiooni olukord on näidatud joonisel 10: Katseplaat 1 paigutati 6 kuuks avatud väliskeskkonda ja täheldati, et puhastamata pinnal oli palju roostejälgi, samas kui pind oli pärast laserpuhastust vaid veidi roostetanud. Katseplaat 2 asetati siseruumides toatemperatuurile 6 kuuks ja täheldati, et puhastamata pinnale ilmus loomulik oksüdatsioonivärv ning pärast laserpuhastust ei täheldatud pinnal värvimuutust ega roostetamist ning see oli endiselt metallist.
Joonis 10 Pilt roostevabast terasest plaadiproovist pärast puhastamist 6 kuud
Laserpindade puhastamise tehnoloogia suudab kiiresti eemaldada roostevabast terasest keevisõmbluse ja kuumusest mõjutatud tsooni oksüdatsioonivärvi, samuti värvi ja rooste rooste roostevabast terasest pinnal; laserpindade puhastamise tehnoloogia võib moodustada uue hea korrosioonikindlusega passiveerimiskihi; roostevabast terasest pinnal pärast laserpuhastust pole algse pinnaga suurt värvierinevust.
Kui soovite MRJ-Laseri kohta rohkem teada saada, külastage palun:
Laserpuhastusmasinad:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Lasermärgistusmasinad:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserkeevitusmasinad:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
