Промышленная лазерная очистка — это процесс направления лазерного луча на твердую поверхность для очистки и удаления нежелательных веществ. Поскольку цены на волоконные лазеры за последние несколько лет резко снизились, лазерные очистители, разработанные для эффективной лазерной очистки, все чаще удовлетворяют потребности широкого рынка и находят все большее применение, например, в очистке процессов литья под давлением, удалении тонких пленок или загрязнений с поверхностей, таких как масло и смазка, и многом другом. В этой статье мы рассмотрим следующие темы:
Список содержимого(нажмите для быстрого поиска ⇩)
Что такое лазерная очистка?
Традиционно для удаления ржавчины, краски, оксидов и других загрязнений с поверхности металла применяются механическая, химическая или ультразвуковая очистка. Применение этих методов весьма ограничено с точки зрения воздействия на окружающую среду и требований к высокой точности.
Процесс лазерной очистки.
В 80-х годах ученые обнаружили, что при облучении ржавой поверхности металла высококонцентрированной лазерной энергией облучаемое вещество подвергается ряду сложных физико-химических реакций, таких как вибрация, плавление, сублимация и горение. В результате загрязнения удаляются с поверхности материала. Этот простой, но эффективный способ очистки — лазерная очистка, которая постепенно вытесняет традиционные методы очистки во многих областях, обладая множеством собственных преимуществ и демонстрируя широкие перспективы на будущее.
Как работают лазерные очистители?
Лазерная машина для очистки
Лазерные очистители состоят из четырех частей:Волоконный лазерный источник (непрерывный или импульсный лазер), плата управления, ручной лазерный пистолет и система охлаждения воды с постоянной температурой.Панель управления лазерной очисткой выступает в роли «мозга» всей машины и отдает команды волоконному лазерному генератору и ручному лазерному пистолету.
Волоконно-оптический лазерный генератор производит высококонцентрированный лазерный свет, который проходит через проводящую среду (волокно) к ручному лазерному пистолету. Сканирующий гальванометр, одноосный или двуосный, встроенный в лазерный пистолет, отражает энергию света на слой загрязнений обрабатываемой детали. Благодаря сочетанию физических и химических реакций легко удаляются ржавчина, краска, жирные загрязнения, слой покрытия и другие загрязнения.
Давайте рассмотрим этот процесс более подробно. Сложные реакции, связанные с его использованием.лазерная импульсная вибрация, тепловое расширениеоблученных частиц,молекулярное фоторазложениефазовый переход илиих совместные действияДля преодоления силы сцепления между грязью и поверхностью заготовки, целевой материал (поверхностный слой, подлежащий удалению) быстро нагревается за счет поглощения энергии лазерного луча и соответствует требованиям сублимации, благодаря чему грязь с поверхности исчезает, обеспечивая результат очистки. В результате поверхность подложки поглощает НОЛЬ энергии или очень мало энергии, и свет волоконного лазера не повреждает ее совсем.
Узнайте больше о конструкции и принципе работы ручного лазерного очистителя.
Три реакции лазерной очистки
1. Сублимация
Химический состав основного материала и примеси различен, как и степень поглощения лазерного излучения. Основной материал отражает более 95% лазерного света без каких-либо повреждений, в то время как примесь поглощает большую часть лазерной энергии и достигает температуры сублимации.
Схема механизма лазерной очистки
2. Тепловое расширение
Частицы загрязняющих веществ поглощают тепловую энергию и быстро расширяются до точки разрыва. Удар взрыва преодолевает силу адгезии (силу притяжения между различными веществами), и таким образом частицы загрязняющих веществ отрываются от поверхности металла. Поскольку время лазерного облучения очень короткое, оно может мгновенно создать значительное ускорение за счет силы удара взрыва, достаточное для того, чтобы мелкие частицы оторвались от адгезионного слоя основного материала.
Диаграмма взаимодействия сил при очистке импульсным лазером
3. Вибрация лазерного импульса
Длительность импульса лазерного луча относительно мала, поэтому многократное воздействие импульса создаст ультразвуковую вибрацию для очистки заготовки, а ударная волна разрушит частицы загрязнений.
Механизм очистки импульсным лазерным лучом
Преимущества волоконно-лазерной чистящей машины
Поскольку лазерная очистка не требует использования химических растворителей или других расходных материалов, она экологична, безопасна в эксплуатации и обладает множеством преимуществ:
✔Твердый порошок — это, в основном, отходы после очистки, имеющие небольшой объем, и его легко собирать и перерабатывать.
✔Дым и пепел, образующиеся при работе волоконного лазера, легко удаляются с помощью вытяжного вентилятора и не представляют опасности для здоровья человека.
✔Бесконтактная очистка, отсутствие остатков моющих средств, отсутствие вторичного загрязнения.
✔Очистка только самого объекта (ржавчины, масла, краски, покрытия) не повредит поверхность обрабатываемого материала.
✔Потребление электроэнергии ограничено, эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание низкие.
✔Подходит для труднодоступных поверхностей и сложных структур артефактов.
✔Автоматизированный робот для лазерной очистки является опциональным и заменяет ручной уборщик.
Для удаления таких загрязнений, как ржавчина, плесень, краска, бумажные этикетки, полимеры, пластик или любые другие поверхностные материалы, традиционные методы – пескоструйная обработка и химическое травление – требуют специальной обработки и утилизации абразивных материалов и могут быть чрезвычайно опасны для окружающей среды и операторов. В таблице ниже перечислены различия между лазерной очисткой и другими методами промышленной очистки.
| Лазерная очистка | Химическая очистка | Механическая полировка | Очистка сухим льдом | Ультразвуковая очистка | |
| Метод очистки | Лазерный, бесконтактный | Химический растворитель, прямой контакт | Абразивная бумага, прямой контакт | Сухой лед, бесконтактный. | Моющее средство прямого контакта |
| Материальный ущерб | No | Да, но редко. | Да | No | No |
| Эффективность уборки | Высокий | Низкий | Низкий | Умеренный | Умеренный |
| Потребление | Электричество | Химический растворитель | Абразивная бумага/абразивный круг | Сухой лед | Растворитель для стирки |
| Результат очистки | безупречность | обычный | обычный | отличный | отличный |
| Экологический ущерб | Экологически чистый | Загрязнённый | Загрязнённый | Экологически чистый | Экологически чистый |
| Операция | Простой и лёгкий в освоении. | Сложная процедура, требуется квалифицированный оператор. | требуется квалифицированный оператор | Простой и лёгкий в освоении. | Простой и лёгкий в освоении. |
Ищем идеальный способ удаления загрязнений без повреждения субстрата.
▷ Лазерная машина для очистки
Методы лазерной очистки
• лазерная очистка литьевой формы
• шероховатость поверхности, измеренная лазером
• артефакт лазерной очистки
• Лазерное удаление краски…
Лазерная очистка на практике
Часто задаваемые вопросы
Да, это абсолютно безопасно. Ключ к успеху заключается в различной степени поглощения лазерного излучения: основной материал отражает более 95% лазерной энергии, практически не поглощая тепло. Загрязнения (ржавчина, краска) поглощают большую часть энергии. Благодаря точному управлению импульсами, процесс воздействует только на нежелательные вещества, избегая повреждения структуры или качества поверхности обрабатываемого материала.
Она эффективно справляется с широким спектром промышленных загрязнений.
- Ржавчина, оксиды и коррозия на металлических поверхностях.
- Краски, покрытия и тонкие пленки с заготовок.
- Масла, смазки и пятна в процессах литья под давлением.
- Остатки сварочного материала и мелкие заусенцы до и после сварки.
- Этот метод подходит не только для металлов — он также работает на некоторых неметаллических поверхностях при удалении легких загрязнений.
Это гораздо экологичнее, чем химическая или механическая чистка.
- Не используются химические растворители (что предотвращает загрязнение почвы/воды) и абразивные расходные материалы (что снижает количество отходов).
- Отходы представляют собой в основном мелкий твердый порошок или минимальное количество дыма, которые легко собрать с помощью вытяжных устройств.
- Использует только электроэнергию — не требует утилизации опасных отходов, соответствует строгим промышленным экологическим стандартам.
Дата публикации: 08.07.2022