Výskum technológie laserového čistenia povrchu nehrdzavejúcej ocele
Tento článok predstavuje koncept a základný princíp technológie laserového čistenia a využíva experimentálnu metódu na štúdium efektu laserového čistenia povrchu nehrdzavejúcej ocele. Test ukazuje, že technológia laserového čistenia povrchu dokáže rýchlo odstrániť oxidačnú farbu zvarov nehrdzavejúcej ocele a tepelne ovplyvnenej zóny, ako aj farbu a hrdzu na povrchu nehrdzavejúcej ocele a môže vytvoriť novú pasivačnú vrstvu.
Základný princíp technológie laserového čistenia
Technológia laserového čistenia sa vzťahuje na použitie vysokoenergetického ožarovania pracovnej plochy laserovým lúčom, takže na povrchu nečistôt, hrdzavých škvŕn alebo povlakov dochádza k okamžitému odparovaniu alebo odlupovaniu, vysokorýchlostnému efektívnemu odstraňovaniu priľnavosti povrchu čistiaceho predmetu alebo povrchového náteru, tzv. ako dosiahnuť čistý proces.
Lasery sa spolu s elektrónovými a iónovými lúčmi súhrnne označujú ako vysokoenergetické lúče. Spoločným znakom je, že lúče nesú vysokú energiu na prenos v priestore. Zaostrovaním možno dosiahnuť ožiarenie s hustotou výkonu 104-1015W/cm² v blízkosti ohniska, ktoré je zdrojom tepla s najvyššou intenzitou. . Laser má vlastnosti vysokého jasu, vysokej smerovosti, vysokej monochromatičnosti a vysokej koherencie, ktorým sa bežné svetelné zdroje nevyrovnajú. Použitím vysokej svetelnosti lasera po zaostrení šošovkou možno v blízkosti ohniska vygenerovať teplotu tisícok alebo dokonca desaťtisíc stupňov. Vysoká smerovosť lasera umožňuje efektívny prenos lasera na veľké vzdialenosti. Monochromatickosť lasera je extrémne vysoká a vlnová dĺžka je jednoduchá, čo prispieva k zaostrovaniu a výberu vlnovej dĺžky. Laserové svetlo vyžarované laserom sa prenáša z optického vlákna do zaostrovacej šošovky a po zaostrení sa z vnútorného otvoru dýzy dostane na povrch obrobku, ktorý sa má čistiť. Zvyčajne sa používa dýza s pomocou dýzy s malým otvorom koaxiálnej s laserom na vháňanie plynu pod tlakom do čistiacej zóny. Plyn je zabezpečený pomocným zdrojom plynu a jeho hlavnou funkciou je zabrániť znečisteniu šošovky postriekaním a dymom a vyčistiť povrch obrobku a posilniť tepelný efekt lasera a materiálu.
Ako je znázornené na obrázku 1, po absorpcii laserovej energie sa znečisťujúce látky na povrchu objektu buď odparia a prchajú, alebo sa okamžite zahrievajú a expandujú, aby sa prekonala adsorpčná sila povrchu na častice, aby sa mohli oddeliť. z povrchu predmetu, čím sa dosiahne účel čistenia. V súčasnosti existujú určité nezhody o mechanizme laserového čistenia, ale väčšina mechanizmov môže primerane vysvetliť niektoré javy v experimentoch s laserovým čistením, ktoré vo všeobecnosti zahŕňajú rozklad laserovým odparovaním, laserový peeling, tepelnú rozťažnosť častíc nečistôt, vibrácie povrchu substrátu a sú štyri aspekty vibrácií častíc; navyše čistenie laserom je často výsledkom súčasného pôsobenia viacerých mechanizmov.
Obrázok 1 Princíp laserového čistenia
Laserový čistiaci mechanizmus podľa priľnavosti povrchu a termofyzikálne parametre podkladu sa líšia veľkosťou. Keď sa priľnavosť povrchu a termofyzikálne parametre materiálu substrátu výrazne líšia, mechanizmus čistenia lasera zahŕňa: ablačné odparovanie, mechanizmus tepelných vibrácií a tepelných šokov a mechanizmus akustického rozbíjania, ako je laserová čistiaca farba a gumová vrstva. Keď sa priľnavosť k povrchu a termofyzikálne parametre materiálu substrátu nelíšia, hlavne mechanizmus ablačného odparovania v činnosti, ako je laserové odstraňovanie hrdze.
Výskum testu čistenia povrchu zvarov z nehrdzavejúcej ocele
Moja spoločnosť dlhodobo sériová výroba karosérie z nehrdzavejúcej ocele T4003 vozidla a väčšina karosérie z nehrdzavejúcej ocele, materiály z nehrdzavejúcej ocele pri zváraní, miestne časti kvôli montážnej medzere sú veľmi zlé, čo vedie k veľkému tepelnému príkonu, najmä keď použitie tenkej platne asi 3 mm, povedie k povrchovej oxidácii v blízkosti zvaru nehrdzavejúcej ocele a spätného zvaru, čím sa zničí pôvodná pasivačná vrstva materiálu, takže sa zníži odolnosť materiálu proti korózii alebo dokonca dôjde k zlyhaniu. Niektoré výrobky nerezového vzhľadu nevyžadujú lakovanie alebo lakovanie transparentným farebným lakom, nadmerná oxidácia spôsobená farebným rozdielom vážne ovplyvní celkovú krásu vozidla. K nadmernej oxidácii zvaru z nehrdzavejúcej ocele dochádza hlavne na vonkajšom povrchu tela, ako je bočná stena, spodná doska bočnej steny a ďalšie časti, najmä spojovacie časti bočnej steny a koncovej steny (krížový pás koncovej steny), ako je znázornené na Obrázok 2
Obrázok 2 Vonkajší povrch tela z nehrdzavejúcej ocele zvar tepelne ovplyvnená zóna nadmerná oxidácia
V súlade s odporúčaniami normy AWS D18.2 a normy AS 1554.6 môže mať povrch zvaru a tepelne ovplyvnenej zóny oxidy svetlej slamovej farby a vzorky 1~3 na obrázku 3, modré, hnedé a čierne oxidy nespĺňajú požiadavky. Okrem oxidácie zvaru, korpusu z nerezovej ocele pri výrobe lokálnej hrdze či iných nečistôt a iných problémov je zámerom projektu overiť použitie technológie laserového čistenia povrchov na zbavenie sa nadmernej oxidácie a hrdze a iných nečistôt na povrchu nerezu. ocele a odolnosti upraveného povrchu voči korózii prostredníctvom skúšobnej metódy.
Obrázok 3 Vzorky odfarbenia zvaru nehrdzavejúcej ocele a tepelne ovplyvnenej zóny oxidáciou (AWS D18.2:2009)
(1) Skúšobný proces vyberá 65W ručné laserové čistiace zariadenie, pomocou nastavenia parametrov je možné získať rôzne efekty, rôzne efekty ošetrenia pri rôznych parametroch sú znázornené na obrázku 4, prostredníctvom niekoľkých testov, aby sa dosiahol ideálny stav povrchu, primeraný parameter nastavenia sú nasledovné:
① Výkon lasera: 65W.
② Zhoda miesta: 1.2.
③ Šírka impulzu: 30~240ns.
④ Energia impulzu: {{0}}.1~ 0.8mJ, optimálna energia 0.1~0.2mJ.
Obrázok 4 Test čistenia povrchu vzorky z nehrdzavejúcej ocele
(2) Výsledky testu boli schopné odstrániť všetku vrstvu oxidu zo zvaru a tepelne ovplyvnenej zóny po ošetrení laserovým čistiacim zariadením pri vyššie uvedených parametroch, ako je znázornené na obrázku 5~obrázok 7.
Obrázok 5 Porovnanie pred a po čistení tupých zvarov
Obrázok 6 Porovnanie pred a po čelnom čistení kútových zvarov
Obrázok 7 Porovnanie pred a po čistení zadnej strany kútového zvaru
Podľa stavu ošetreného povrchu na rozdiele v rýchlosti absorpcie svetla, úpravou vlnovej dĺžky a ďalších parametrov môže laser nielen vyčistiť vrstvu oxidu kovového povrchu, ale tiež rýchlo vyčistiť povrchovú hrdzu a farbu z nehrdzavejúcej ocele (pozri obrázok 8 ~ Obrázok 9)
Obrázok 8 Čistenie od hrdze na hornej strane nosníka
Obrázok 9 Čistenie laku
Laserové čistenie povrchu môže nielen úplne odstrániť oxidovú vrstvu zvaru a tepelne ovplyvnenej zóny, ale aj vytvoriť novú pasivačnú vrstvu, aby sa zabránilo opätovnému hrdzaveniu. Na overenie koróznej odolnosti novej pasivačnej vrstvy bol vykonaný porovnávací test koróznej odolnosti v prirodzenom a simulovanom prostredí. Test bol vykonaný lokálnym laserovým čistením dvoch testovacích platní, ktoré boli na určitý čas uskladnené v rôznych prostrediach, aby bolo možné pozorovať koróziu. Korózna situácia je znázornená na obrázku 10: Skúšobná doska 1 bola umiestnená vo vonkajšom otvorenom prostredí na 6 mesiacov a bolo pozorované, že na nevyčistenom povrchu bolo veľa stôp hrdze, zatiaľ čo povrch bol po čistení laserom len mierne zhrdzavený. . Testovacia doska 2 bola umiestnená vo vnútri pri izbovej teplote na 6 mesiacov a bolo pozorované, že na nevyčistenom povrchu sa objavila prirodzená oxidačná farba a po laserovom čistení nebolo na povrchu pozorované žiadne sfarbenie alebo hrdzavenie a mal stále kovovú farbu.
Obr. 10 Obrázok vzorky nerezového plechu po čistení počas 6 mesiacov
Technológia laserového čistenia povrchu môže rýchlo odstrániť oxidačnú farbu zvaru nehrdzavejúcej ocele a tepelne ovplyvnenej zóny, ako aj farbu a hrdzu na povrchu nehrdzavejúcej ocele; technológia laserového čistenia povrchu môže vytvoriť novú pasivačnú vrstvu s dobrou odolnosťou proti korózii; povrch nerezovej ocele po laserovom čistení nemá veľký farebný rozdiel oproti pôvodnému povrchu.
Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o MRJ-Laser, navštívte:
Laserové čistiace stroje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Laserové značkovacie stroje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserové zváracie stroje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
