Od výrobných závodov a zdravotníckych laboratórií až po automobilový, letecký a oceliarsky priemysel sa laser stáva najvýhodnejšou metódou povrchového čistenia materiálov.
Aj keď je použitie laserov pri rezaní, vŕtaní a zváraní dobre známe, jeho súčasné prispôsobenie v priemyselných čistiacich aplikáciách je relatívne nové a nepreskúmané.
Táto súčasná aplikácia laserov vznikla ako dôsledok potreby neškodného, neabrazívneho spôsobu čistenia, ktorý by sa mohol použiť ako náhrada v aplikáciách, kde sa predtým používali chemické, manuálne a abrazívne metódy tryskania.
Výhody použitia laserov v čistiacich aplikáciách
K hlavným problémom, ktoré predstavujú bežné spôsoby čistenia, patrí negatívny vplyv na životné prostredie a opotrebenie substrátu. Abrazívne otryskávacie systémy vytvorili značné množstvo odpadu a poškodili jemné povrchy, zatiaľ čo použitie chemických rozpúšťadiel malo za následok potenciálne nebezpečné výpary a kvapalné odpadové produkty.
To viedlo k prispôsobeniu laserovej technológie v aplikáciách povrchového čistenia. Vďaka mnohým výhodám je teraz laserové čistenie najúčinnejšou metódou odstraňovania nežiaducich látok z povrchu materiálov.
V súčasnej dobe existuje široká škála pulzných systémov na čistenie laserom a odstraňovanie povlakov, ktoré sa používajú v rôznych aplikáciách, od odstraňovania vulkanizačných zvyškov z foriem pneumatík a povrchov gravírovania abláciou až po izoláciu odizolovania z vodičov a odstraňovanie náterov z jemných povrchov.
Niektoré z mnohých výhod používania laserov v aplikáciách povrchového čistenia zahŕňajú:
Automatická a nenáročná metóda čistenia
Znížené množstvo odpadových produktov
Zvýšená bezpečnosť
Nie sú potrebné chemikálie ani trhacie médiá
Neabrazívny a bezkontaktný proces čistenia
Aplikácie na čistenie laserom
Povrchové profilovanie a odstraňovanie hrdze pri výrobe ocele. Laserové čistenie je tiež účinný a účinný spôsob odstraňovania hrdze a vodného kameňa z kovových materiálov. Rez a šupiny sú nečistoty, ktoré sa vytvárajú na kovových povrchoch v dôsledku prírodných alebo umelých procesov. Keď sú kovy vystavené vlhkosti, reagujú s vodou za vzniku oxidov železitých, čo vedie k hrdzaveniu. Táto hrdza zhoršuje kvalitu kovu, čo ho robí nevhodným na použitie v rôznych aplikáciách.
Obr. 1 Web
(Zdroj: Worldsteel Image Library)
Na druhej strane sa na kovových povrchoch v dôsledku procesov tepelného spracovania vytvárajú škvrny a ich oxid zafarbuje kovový povrch, čo zabraňuje akýmkoľvek následným dokončovacím operáciám.
Odstránenie týchto nežiaducich povrchových nánosov vyžaduje vykonanie odvápňovacích procesov, aby sa zabezpečili hladké povrchy pre predbežné úpravy a dokončovacie procesy, ako je galvanické pokovovanie.
Bežné operácie odstraňovania hrdze a odstraňovania vodného kameňa zahŕňajú použitie fyzikálnych metód, ako sú trhacie práce, leštenie, stieracie zariadenia, extra rany a drôtené kefy. Na odstraňovanie vodného kameňa sa môžu použiť aj chemické metódy, ako je odstraňovanie okovín a odstraňovanie okovín (morenie). Tieto spôsoby sú však veľmi abrazívne a spôsobujú znečistenie životného prostredia a poškodenie kovového substrátu.
Aby sa zabránilo týmto nevýhodám, laserové čistenie sa stalo preferovanou metódou na odstraňovanie hrdze a odstraňovanie okovín. Hrdza / škvrna sa odstráni nasmerovaním laserového lúča s vysokou špičkovou intenzitou a opakovaním na zhrdzavenú vrstvu.
Laser musí byť vypálený v krátkych pulzoch, aby sa zabránilo poškodeniu opracovávaného substrátu. Hrdza rýchlo absorbuje energiu laserového lúča, čo má za následok zvýšenie teploty. Akonáhle je teplota dostatočne vysoká, hrdza sa roztaví a nakoniec sa odparí.
Použitie pulzných vláknových laserov je preferovanou možnosťou, pretože poskytuje väčšiu kontrolu nad výkonom, vlnovou dĺžkou a trvaním impulzov, čo umožňuje odparenie hrdze / škály bez akéhokoľvek poškodenia podkladového materiálu.
Proces čistenia laserom môže byť tiež aplikovaný na profilovanie povrchu. Pred nanesením ochranných náterov na vyrobené oceľové diely na ochranu a ochranu pred koróznymi účinkami musia byť ich povrchy čisté a bez akýchkoľvek nečistôt.
Povrchové profilovanie / príprava zabezpečuje odstraňovanie všetkých nečistôt z povrchu oceľových častí pri príprave na ochranné nátery. Tieto nečistoty zahŕňajú olej, mastnotu, vodný kameň, hydráty a oxidové vrstvy, základný náter atď. Pre akékoľvek následné procesy musia byť tyče, drôty a profily tiež bez týchto nečistôt.
Keďže čistenie vláknovým laserom využíva neabrazívny, bezkontaktný prístup bez použitia rozpúšťadiel, chemikálií alebo abrazívnych médií, je ideálny pre profilovanie povrchu a odstraňovanie hrdze / vodného kameňa. Proces čistenia sa môže uskutočňovať v malom alebo veľkom meradle a môže sa automatizovať. Laserové čistenie je šetrný k životnému prostrediu a nákladovo efektívny spôsob odstránenia hrdze a príprava povrchov valcovaných oceľových výrobkov a zhotovených oceľových dielov pre ochranný náter.
Čistenie anódovej zostavy. Priemysel tavenia hliníka používa uhlíkové bloky ako "obetujúce" anódy pri výrobe primárneho hliníka. Kvalita anódy má vplyv na environmentálne, ekonomické a technologické aspekty výroby hliníka. Malé percento bunkovej energie je venované prekonaniu elektrického odporu predvarenej anódy.
Obr. 2 Web
(Zdroj: Flickr)
Prítomnosť nečistôt a iných nečistôt zvýši elektrický odpor anódy, čo vedie k spotrebe väčšieho výkonu. Prítomnosť kontaminantov tiež znižuje životnosť anódy zvýšením jej spotreby počas procesu tavenia. Z hľadiska účinnosti je potrebné pred znečistením z hliníkových zostáv vyčistiť a odstrániť všetky povrchové nečistoty.
Okrem toho sú anódové zostavy cenným nástrojom, ktorý je možné opätovne použiť, ale až po vykonaní dôkladného a starostlivého spracovania jeho hlavných komponentov - za špecifických podmienok.
Laserové čistenie spĺňa špecifické podmienky, za ktorých sa môžu anódové zostavy znovu použiť. Môže byť použitý v nasledujúcich aplikáciách:
Odstránenie zvyškov z uhlíkových buttov
Čistenie katódových tyčí
Odstránenie nečistôt a nečistôt z náprstkov a tyčí
Prípravok na lepenie kovov. Na zvýšenie stability procesu, adhézie povrchu a lepšej kvality švu sa musí povrch kovových spojovaných materiálov pripraviť pred aplikáciou zváračských a iných spojovacích techník.
Bez potrebných podkladov sa spoje a švy stávajú náchylnými na degradáciu, zvýšené opotrebovanie a katastrofické zlyhanie. Laserové čistenie sa môže použiť na prípravu povrchov pred ich spojením, čo má za následok vynikajúcu kvalitu pevnosti spoja pre lepšiu odolnosť voči korózii a trvanlivosť.
Laserové čistenie je vhodné na prípravu lepiacich spojov, pretože odstraňuje oxidy a iné nečistoty, ako sú tuky a oxidy, ktoré znižujú pevnosť lepených spojov. Je obzvlášť vhodný pre aplikácie zahŕňajúce zakrivené alebo ploché povrchy alebo časti s určitými obmedzeniami pre veľmi zložité 3D geometrie.
Jednou z hlavných výhod laserového čistenia je schopnosť jemne doladiť svoju silu a vlnovú dĺžku pre presnú modifikáciu kovov, ako je horčík a hliník, ktoré sa majú použiť na účely mikroštruktúry. Poskytuje tiež materiály s veľmi vysokou odolnosťou voči korozívnym prvkom, čím sa zabezpečuje stabilné, dlhotrvajúce lepenie.
V poslednom čase dochádza k zvýšenému používaniu lepených spojov v konštrukčných aplikáciách namiesto konvenčných spojovacích techník, ako je nitovanie a zváranie. To sa pripisuje mnohým výhodám adhezívneho spájania oproti bežným technikám.
Medzi tieto výhody patrí rovnomerné rozloženie napätia, redukcia korózie, zosvetlenie konštrukcie, tlmenie vibrácií a akustická izolácia. Tieto výhody sa však dajú dosiahnuť len vtedy, ak sa povrchy, ktoré sa majú spojiť, pripravia, odmastia a dôkladne vyčistia.
Laserové čistenie je ideálne pre takéto aplikácie, pretože opatrne odstraňuje oleje, hrdzu, ochranné nátery a iné nečistoty, ktoré vznikajú pri preprave bez poškodenia podkladového substrátu.
Predspracovanie na spájkovanie a zváranie. Laserové čistenie sa ukázalo ako účinné aj v aplikáciách na predspracovanie pre zváranie a spájkovanie. Predtým, ako sa materiály z hliníka a ocele použijú na zváranie v lodiarskom priemysle, pri výrobe presných nástrojov, v automobilovom priemysle av ďalších súvisiacich odvetviach, musia sa najprv pripraviť ich povrchy.
Príprava laserového zvárania je jednou z mnohých aplikácií laserového čistenia a pomáha odstraňovať železné a neželezné kovy, mazivá a iné nečistoty z kovových a hliníkových povrchov pri príprave na vysoko kvalitné zvary. Tiež zaisťuje hladké a bez pórov spájkované švy.
Pri použití pri procesoch predspracovania na zváranie a spájkovanie, laserové čistenie vykonáva nasledovné:
Dôkladné odstránenie podkladových náterov, hydrátov a oxidových vrstiev
Odmasťovanie a odstraňovanie oleja
Okrem prípravy zvárania a spájkovania možno lasery použiť aj na odstraňovanie zvyškov zvárania, ako sú zvyškové tavidlá a oxidové materiály, ako aj tepelné škvrny z hotových zvarových spojov. Táto metóda čistenia je obzvlášť výhodná pre časti z nehrdzavejúcej ocele, pretože laserové svetlo preruší hranice zŕn, čím sa zaistí pasivácia zvarov, čím sa zvýši odolnosť proti korózii.
Výhody použitia laserového čistenia pri aplikáciách zvárania a spájkovania zahŕňajú:
Nastaviteľné vlnové dĺžky a výkon pre presné spracovanie spojovacích plôch v širokom rozsahu hrúbky materiálu
Žiadne poškodenie podkladového substrátu - to znamená pozinkovaných vrstiev oceľového plechu
Čiastočné odfarbovanie. Laserové čistenie je obzvlášť účinné v aplikáciách, ktoré vyžadujú čiastočné odstránenie farby alebo povlakov z hotových povrchov. Môže byť použitý prakticky na všetky typy povrchov, či už chemicky eloxované, oxidované alebo organické. Laserové čistenie sa môže použiť na odťahovanie solárnych panelov a odstraňovanie náterov v automobilovom a kozmickom priemysle pri zachovaní integrity základovej hmoty.
V aplikáciách na odstraňovanie povlakov sa uprednostňujú optické vlákna. Vyhýbajú sa potrebe maskovania precíznym odstránením vrstvy povlaku v špecifikovanej oblasti, čím sa eliminujú niektoré z výziev vyplývajúcich z čiastočného nanášania povlakov. Lasery môžu byť použité v:
Presné opracovanie pre funkčné a dizajnové povrchy
Vytvorenie Faradayových klietok a kontaktov kontinuity pre letecký a kozmický priemysel
Čiastočné odstránenie farby pre elektromagnetickú kompatibilitu
Vytvárajte spojovacie body pre vodiče
Povlakovanie v elektronike a automobilovom priemysle
Laserové čistenie je vysoko účinné v situáciách, keď kritické zvary na lakovaných konštrukciách / dieloch musia byť na účely kontroly odstránené. Laser odstraňuje povlaky bez potreby ručného alebo elektrického náradia, abrazív alebo chemikálií, ktoré môžu skryť problémové oblasti a spôsobiť ďalšie poškodenie povrchu.
Selektívne odstránenie farby. Selektívne odstraňovanie farieb predstavuje jednu z mnohých aplikácií laserového čistenia. V automobilovom a kozmickom priemysle je niekedy nevyhnutné odstrániť vrchnú vrstvu farby pri zachovaní základného náteru. To je často prípad, keď je potrebné pred nanesením novej povrchovej úpravy dôkladne odstrániť vrchné zvetrané povlaky na vozidlách.
