Alates tootmisettevõtetest ja meditsiinilistest laboritest kuni autotööstuse, lennunduse ja terasetööstuse tööstuseni muutub laser kõige eelistatavamaks meetodiks materjalide pinnapuhastamisel.
Kuigi laserite kasutamine lõikamis-, puurimis- ja keevitusrakendustes on hästi teada, on selle praegune kohandamine tööstusliku puhastamise rakendustes suhteliselt uus ja uurimata.
See laserite praegune rakendamine tulenes vajadusest mitte-ohtliku, mitteabrasiivse puhastamismeetodi järele, mida saaks kasutada asendusainena rakendustes, kus varem kasutati keemilisi, käsitsi ja abrasiivseid lõhkamismeetodeid.
Kasu laserite kasutamisel puhastusrakendustes
Tavapäraste puhastamismeetodite peamised probleemid hõlmavad negatiivset keskkonnamõju ja substraadi kulumist. Abrasiivsed lõhkesüsteemid tekitasid märkimisväärseid koguseid jäätmeid ja kahjustasid tundlikke pindu, samas kui keemiliste lahustite kasutamine põhjustas potentsiaalselt ohtlikke aure ja vedelaid jäätmeid.
See viis lasertehnoloogia kohandamiseni pindade puhastamise rakendustes. Tänu paljudele eelistele on laserpuhastus nüüd kõige tõhusam meetod soovimatute ainete eemaldamiseks materjalide pinnalt.
Praegu on laias valikus pulseerivaid laserpuhastus- ja kattekihi süsteeme, mida kasutatakse mitmesugustes rakendustes, alates vulkaniseerivate jääkide eemaldamisest rehvivormidest ja graveerimispindadest, ablatsioonist isolatsiooni eemaldamiseks juhtmetest ja värvikihi eemaldamisest õrnadest pindadest.
Mõned laserite kasutamisest pinnapuhastusseadmetes on järgmised eelised:
Automaatne ja mittevajalik puhastusmeetod
Jäätmete vähenemine
Suurenenud ohutus
Ei ole vaja kemikaale ega lõhkeaineid
Puhastamata ja mittekontaktne puhastusprotsess
Laseriga puhastamise rakendused
Pinna profiil ja rooste eemaldamine terasest valmistamisel. Laserpuhastus on ka tõhus ja tõhus meetod rooste ja skaala eemaldamiseks metallmaterjalidest. Rooste ja mõõtmed on looduslikud või tehislikud protsessid, mis tekivad metallpindadel. Kui metallid puutuvad kokku niiskusega, reageerivad nad veega, moodustades raudoksiidid, mille tulemuseks on rooste. See rooste halvendab metalli kvaliteeti, mistõttu see ei sobi kasutamiseks erinevates rakendustes.
Fig1 Web
(Allikas: worldsteel pildikogu)
Teisest küljest moodustavad metallpindadele soojuskäsitsemisprotsesside tulemusena kaalud ja selle oksiid muudab metallpinda halvemaks, takistades järgnevaid viimistlustoiminguid.
Nende soovimatu pinnakihi eemaldamine nõuab katlakivi eemaldamise protsesside läbiviimist, et tagada siledad pinnad eeltöötlus- ja viimistlusprotsesside, näiteks galvaniseerimise jaoks.
Tavapärased rooste eemaldamise ja katlakivi eemaldamise toimingud hõlmavad selliste füüsikaliste meetodite kasutamist nagu lõhkamine, poleerimine, kraapimisseadmed, ekstra puhurid ja traatharjad. Kaalude eemaldamiseks võib kasutada ka keemilisi meetodeid, nagu leelismetallide katlakivi eemaldamine ja happe katlakivi eemaldamine. Need meetodid on aga väga abrasiivsed ning põhjustavad keskkonna saastamist ja substraadi metalli kahjustamist.
Nende puuduste vältimiseks on rooste eemaldamise ja katlakivieemalduse toimingute eelistatud meetodiks laserpuhastus. Rooste / skaala eemaldatakse, suunates kõrge kiirusvõimsusega laserkiire ja kordumiskiirused roostes kihis.
Laseri tuleb põletada lühikese impulsiga, et vältida põhimiku töötamise kahjustamist. Rooste imab kiiresti laserkiire energiat, mille tulemuseks on kõrgendatud temperatuuritase. Kui temperatuur on piisavalt kõrge, sulab ja lõpuks aurustub rooste.
Eelistatud valik on pulsskiudlaserite kasutamine, kuna see tagab suurema kontrolli võimsuse, lainepikkuse ja impulsi kestuse üle, võimaldades rooste / skaalal aurustuda ilma alusmaterjali kahjustamata.
Laserpuhastusprotsessi saab rakendada ka pinna profiilide koostamisel. Enne kaitsekatete paigaldamist valmistatud terasosadele, et säilitada ja kaitsta söövitava toime eest, peavad nende pinnad olema puhtad ja vabad kõikidest saasteainetest.
Pinna profiilide koostamine / ettevalmistamine, et eemaldada kõik saasteained terasest osade pinnalt kaitsekatete valmistamiseks. Nende saasteainete hulka kuuluvad õlid, rasvad, mastaap, hüdraadid ja oksiidikihid, kaupluse krunt jne. Järgnevate protsesside puhul peavad barid, traadid ja profiilid olema ka nendest saasteainetest vabad.
Kuna kiudlaseriga puhastamine kasutab mittelahutuslikku, mittekontakteeruvat lähenemist ilma lahustite, kemikaalide või abrasiivsete vahenditeta, sobib see ideaalselt pinnaprofiilide ja rooste / skaala eemaldamiseks. Puhastusprotsessi saab läbi viia väikese või suure ulatusega ning seda saab automatiseerida. Laserpuhastus on keskkonnasõbralik ja kulutõhus viis rooste eemaldamiseks ja valtsitud terasest toodete ja valmistatud terasosade pindade kaitsmiseks.
Anoodi montaaži puhastamine. Alumiiniumisulamistööstus kasutab primaarse alumiiniumi tootmisel süsinikplokke "ohverdavateks" anoodideks. Anoodi kvaliteet mõjutab alumiiniumi tootmise keskkonna-, majandus- ja tehnoloogilisi aspekte. Väike protsent raku võimsusest on pühendatud eelsoojendatud anoodi elektrilise takistuse ületamiseks.
Fig2 Web
(Allikas: Flickr)
Mustuse ja muude saasteainete olemasolu suurendab anoodi elektrilist takistust, mille tulemusel suureneb raku võimsus. Saasteainete olemasolu vähendab ka anoodi eluiga, suurendades selle tarbimise määra sulatusprotsessi ajal. Tõhususe seisukohalt on enne puhastamist alumiiniumisulatamisel vaja puhastada ja eemaldada anoodikomplektidest kõik pinna saasteained.
Lisaks on anoodikomplektid väärtuslikud tööriistad, mida saab taaskasutada, kuid alles pärast selle põhikomponentide põhjalikku ja hoolikat käsitlemist konkreetsetes tingimustes.
Laserpuhastus vastab spetsiifilistele tingimustele, mille kohaselt saab anoodikomplekte korduvkasutamiseks töödelda. Seda saab kasutada järgmistes rakendustes:
Jäägi eemaldamine süsinikuhõbedast
Katooditankide puhastamine
Saasteainete ja mustuse eemaldamine sõrmedest ja tangidest
Metallide liimimine. Protsessi stabiilsuse, pinna adhesiooni ja parema õmbluskvaliteedi suurendamiseks tuleb ühendatavate metallmaterjalide pind enne keevitamis- ja muude liitmismeetodite rakendamist valmistada.
Ilma vajaliku aluseta on liigesed ja õmblused vastuvõtlikud degradeerumisele, suurenenud kulumisele ja katastroofidele. Laserpuhastust saab kasutada pindade ettevalmistamiseks enne nende ühendamist, mille tulemuseks on suurepärane sidetugevuse kvaliteet parema korrosioonikindluse ja vastupidavuse tagamiseks.
Laseriga puhastamine sobib liimide valmistamiseks, kuna see eemaldab oksiidid ja muud saasteained, näiteks rasva ja oksiidid, mis vähendavad kleepuvate sidemete tugevust. See on eriti sobiv rakenduste jaoks, mis hõlmavad kõveraid või lamedaid pindu või osi, millel on teatud piirangud väga keerulistele 3D-geomeetriale.
Laser puhastamise üheks suurimaks eeliseks on võime häälestada oma võimsust ja lainepikkust metallide, nagu magneesium ja alumiinium, täpseks modifitseerimiseks, mida kasutatakse mikrostruktureerimiseks. Samuti annab see väga kõrge korrosioonikindlusega materjalidele materjale, mis tagab stabiilse, pikaajalise liimimise.
Viimastel aegadel on tavapäraste liitmismeetodite, nagu neetimine ja keevitamine, asemel struktuurivahendite kasutamisel järjest enam liimitud sidemeid. See on tingitud liimitud liimimise paljudest eelistest tavapäraste tehnikate puhul.
Nende eeliste hulka kuulub ühtne pingeallikas, korrosiooni vähendamine, konstruktsiooni kergendamine, vibratsiooni summutamine ja heliisolatsioon. Siiski saab neid eeliseid saavutada ainult siis, kui liimitavad pinnad on valmistatud, rasvatustatud ja hoolikalt puhastatud.
Laseri puhastamine sobib ideaalselt selliste rakenduste jaoks, kuna see eemaldab ettevaatlikult õlid, rooste, kaitsekatted ja muud saasteained, mis tulenevad transpordist ilma alusmaterjali kahjustamata.
Eeltöötlus kõvajoodisega jootmiseks ja keevitamiseks. Laseriga puhastamine on osutunud tõhusaks ka eeltöötluses keevitamisel ja kõvajoodisjootmisel. Enne kui alumiinium- ja terasmaterjale kasutatakse keevitamiseks laevaehituses, täppisinstrumentide tootmises, autotööstuses ja teistes seotud tööstusharudes, tuleb nende pinnad kõigepealt valmistada.
Laserkeevituse valmistamine on üks paljudest laserpuhastuse rakendustest ning aitab eemaldada metall- ja alumiiniumpindadest musti ja värvilisi metalle, määrdeaineid ja muid saasteaineid, et valmistada ette kvaliteetseid keeviseid. Samuti tagab see sujuva ja poorivaba kõvajoodisega õmblused.
Keevitamise ja kõvajoodisjootmise eeltöötlusprotsessides kasutatakse laser puhastamist järgmiselt:
Pood-kruntide, hüdraatide ja oksiidikihtide põhjalik eemaldamine
Rasva eemaldamine ja õli eemaldamine
Lisaks keevitamise ja kõvajoodisjootmise preparaatidele võib lasereid kasutada ka keevitusjääkide, nagu jääkvoolu ja oksiidimaterjalide, eemaldamiseks ning lõpetatud keevisliidete termilisest plekist. See puhastamismeetod on eriti kasulik roostevabast terasest osade jaoks, kuna laservalgus peatab teravilja piirid, tagades keevisõmbluste passiivsuse, suurendades seega korrosioonikindlust.
Laseriga puhastamise eelised keevitus- ja kõvajoodisega eeltöötlusrakendustes on järgmised:
Reguleeritavad lainepikkused ja võimsus ühenduspindade täpseks töötlemiseks mitmesuguste materjali paksuste korral
Aluspinda ei kahjustata - see tähendab terasest tsingitud kihte
Osaline lahtivõtmine. Laserpuhastus on eriti efektiivne rakendustes, mis nõuavad värvide või kattekihtide osalist eemaldamist viimistletud pindadest. Seda võib kasutada peaaegu kõigil pindadel, olenemata sellest, kas need on keemiliselt anodeeritud, oksüdeeritud või orgaanilised. Laserpuhastust saab kasutada päikesepaneelide katmiseks ja värvide eemaldamiseks autotööstuses ja kosmosetööstuses, säilitades samal ajal kruntmaterjali terviklikkuse.
Pinnakattevahendites on eelistatud valik kiudlaserid. Nad välistavad vajaduse maskeerida, eemaldades täpselt kattekihi täpselt määratletud piirkonnas, kõrvaldades seeläbi mõned probleemid, mis tulenevad osaliselt kattekihi eemaldamisest. Lasereid saab kasutada:
Funktsionaalsete ja disainipindade täpne töötlemine
Faraday puuride loomine ja lennundustööstuse järjepidevuse kontaktid
Värvi osaline eemaldamine elektromagnetilise ühilduvuse jaoks
Koostage traadiühenduste jaoks sidepunktid
Elektroonika- ja autotööstuses on kattekiht
Laseriga puhastamine on väga tõhus olukordades, kus värvitud struktuuride / osade kriitilised keevisõmblused tuleb kontrollimiseks katmata. Laser eemaldab katted ilma käsi- või elektriliste tööriistade, abrasiivide või kemikaalide vajaduseta, mis võivad probleemsete piirkondade peita ja pinnale veelgi kahjustada.
Valikuline värvi eemaldamine. Selektiivne värvi eemaldamine on üks paljudest laserpuhastuse rakendustest. Autotööstuses ja kosmosetööstuses on mõnikord vaja eemaldada kruntvärvi säilitamisel ülemine värvikiht. See on sageli nii, kui sõidukite ülemise ilmaga katted tuleb enne uue värvi viimistlemist põhjalikult eemaldada.
