27 августа 2024
99
Время чтения 7 минут
Когда на металлическую деталь воздействуют погодные факторы, запускается процесс коррозии. Ржавый черный металл служит в разы. меньше того, который был изначально защищен от коррозии в заводских условиях или регулярно подвергается профилактической обработке. Ржавчину чаще всего снимают аппаратом для дробеструйной обработки. Более современным способом избавления от уже появившейся коррозии считается лазерная очистка. Этот метод применим преимущественно для удаления ржавчины на небольших участках поверхности. Например, для очистки материалов в высокоточной промышленности, удаления ненужных наслоений с прецизионных запчастей, обработки полупроводниковых изделий и аэрокосмических деталей.
Описание технологии лазерной очистки
Конфигурация. Основная составляющая аппарата лазерной очистки — это излучатель, генерирующий световой луч. Этот луч переходит в рабочую часть аппарата (пистолет) по длинному оптоволоконному кабелю, оказывается на коллиматорной линзе, отражается от зеркала, проходит сквозь фокусировочную линзу и после этого оказывается на обрабатываемой поверхности. Чем больше зеркал в аппарате, тем больше различных режимов доступно оператору.
Чтобы описанная система не перегревалась, к ней подведен воздушный или водяной чиллер. Управление оборудованием осуществляется с контроллера, задачей которого является обработка операторских сигналов и их передача излучателю.
Почти все современные лазерные установки имеют экран с русскоязычным или англоязычным интерфейсом. На экране оператор видит изменение параметров: мощности, частоты, длины импульса.
В комплекте к оборудованию для лазерной очистки поверхностей присутствуют сопла для сварки, резки, очистки, а также сменные линзы для комфортного использования аппарата в разных режимах.
Для удаления ржавчины по данной технологии необходимо электричество и вода (если чиллер является водяным, а не воздушным).
Технология. Лазерный аппарат бесконтактно снимает всю ржавчину и мусор до самого металла, не разрушая его. Избавляться от отходов после проведения подобной обработки не нужно: частицы коррозии испаряются под действием лазерного луча и так называемого выборочного фототермолиза.
Оператор аппарата направляет луч лазера туда, где есть мусор (в нашем случае — ржавчина). Энергия луча поглощается коррозионными отложениями, вследствие чего мгновенно вскипает и испаряется или превращается в мелкодисперсную пыль. Концентрированное и короткое тепловое воздействие приводит к формированию ударной волны, отделяющей наслоения ржавчины от неизмененной металлической поверхности.
Оператор меняет мощность, ширину луча и длительность импульса, чтобы подобрать интенсивность воздействия под конкретную поверхность. Между аппаратом и деталью отсутствует физический контакт, поэтому изделие не покрывается царапинами, сколами и потертостями.
Применение лазерной очистки в различных сферах
Агрегат для лазерной очистки применяют во многих промышленных отраслях, чтобы подготовить изделия к лакированию, окрашиванию и другим вариантам финишной обработки. Для нанесения декоративно-защитных покрытий важно, чтобы между ними и основанием не было оксидной пленки и наслоений коррозии.
Вот наиболее ходовые области применения технологии:
-
обработка литейных форм из пластика и резины;
-
удаление коросты из ржавчины, слоев лака или краски;
-
обезжиривание деталей;
-
зачистка металлических изделий перед их свариванием;
-
обработка сварных швов;
-
снятие лака и полимерных покрытий;
-
чистка домов, мостов, городского декора;
-
снятие копоти;
-
быстрое удаление изоляционного покрытия с кабелей.
Виды загрязнений, устраняемые с помощью лазера
Лазерный аппарат применим для избавления от следующих видов грязи, мусора и ненужных слоев материала:
-
коррозия любой толщины;
-
органические наслоения;
-
гальванические покрытия;
-
жировые наслоения, старое масло, нефть;
-
лаки и краски;
-
окалина и нагар после сварки;
-
покрытия для улучшения сцепления одной поверхности, с клеем, ЛКМ и другими материалами.
Преимущества использования лазерной технологии для очистки
Применение агрегатов для лазерного удаления наслоений позволяет оценить следующие достоинства данного метода:
-
Бесконтактная обработка. Сфокусированный луч света прицельно воздействует на грязные участки, не нарушает структуру материала и не портит изделие.
-
Безопасность для человека и природы. Такой способ очистки не предполагает работу с едкими химическими веществами, применения токсичных растворителей и появления опасных отходов.
-
Быстрота очистки. Лазер проходится по поверхности быстрее, чем любой другой аппарат. Это имеет значение для коммерческих мастерских, которые берут заказы на лазерную обработку от ржавчины и иных наслоений.
-
Универсальность. Очистить лазером можно не только металлическую запчасть, но и пластиковое изделие, камень и многие другие материалы.
-
Не нужна вода (только для охлаждения чиллера) и химические растворы, образуется мало пыли. Лазерная очистка — сухой и не пыльный способ обработки поверхностей.
Ограничения и недостатки лазерной очистки
Дорогое оборудование. Чтобы закупить все необходимое для открытия коммерческой мастерской, способной постоянно брать заказы на очистку поверхностей от ржавчины и не только, многим начинающим предпринимателям приходится искать финансирование. Такие установки дороги и сами по себе, и с точки зрения эксплуатации и проведения ТО.
Возможная опасность для оператора. Чтобы сгенерировать мощный световой луч, требуется много энергии и, соответственно, точное соблюдение техники безопасности. Операторам будут требоваться качественные СИЗ: прочные очки, защита органов дыхания и другие приспособления. Также перед началом работы предстоит пройти обучение самой технологии и техники безопасности.
Неэффективность применительно к ряду материалов. Лазером не удается почистить изделия, которые хорошо отражают свет. Едва ли подобная очистка будет эффективной и на композитных материалах, потому что они не поглощают лазерную энергию. Отражающие и композитные поверхности потребуют предварительной подготовки — это занимает время.
Этапы процесса лазерной очистки
-
Подготовительный этап. Оператор счищает крупный мусор скребком, сметает, стирает тряпкой или собирает руками. Чем меньше грязи остается, тем более выраженным получится результат проходки аппаратом.
-
Настройка агрегата. Оператор подбирает длину волны, мощность излучения и другие параметры. Он выставляет длину и ширину "грязного пятна" с учетом характеристик материала основания. Тщательная настройка необходима для генерации правильного светового луча.
-
Фокусировка. Световой луч образуется внутри сложной системы линз и направляется в небольшую точку-пятно. Диаметр этой точки оператор также подбирает вручную под тип очищаемого изделия и тип загрязнения.
-
Поглощение энергии и повышение температуры. Сфокусированный луч быстро нагревает основание и слой грязи на нем, заставляет частицы испаряться. В результате этого процесса формируется ударная волна, разбивающая отложения и заставляющая их отскакивать от основания мельчайшими кусочками.
-
Стягивание испарений и отвод от рабочей зоны. Частицы отделенного от детали материала засасываются в вытяжку, оставляя поверхность чистой.
-
Постобработка. Освобожденный от грязи материал можно покрасить или лакировать, подвергнуть пассивации и другим способам обработки.
Обзор лазерного оборудования для очистки
Аппараты для лазерной очистки металла от коррозии бывают мобильными, рассчитанными на эксплуатацию в одном цеху и роботизированными.
Переносные лазерные системы
Такие установки выглядят как ранец, внутри которого находится аккумуляторный блок, сканер и модуль для генерации сфокусированного светового луча. Аппарат в формате ранца можно надевать для работы в помещении и на улице.
Стационарные лазерные системы
Часто аппараты для лазерной очистки поверхностей встроены в промышленные конвейеры, так как являются одной из ступеней производства деталей. Основной модуль в таких установках — это волоконный или твердотельный лазер. Встраиваемые аппараты работают быстро, сравнительно легко настраиваются, способствуют быстрой окупаемости производственной линии.
Роботизированные системы для точной очистки
Аппараты с компьютерным программированием используются в ситуациях, когда удалять ржавчину следует не только быстро, но и точно в заданном месте. Высокоточное оборудование настраивается под конкретную мастерскую. Вместе со станками поставляются услуги по их техническому обслуживанию.
Что следует знать о лазерном удалении коррозии с металла
Порог абляции. Данный показатель необходим для бережной обработки ржавой детали без разрушения ее поверхности и внутренней структуры.
Мощность светового луча. При тонкой настройке свойств лазерного аппарата мощность луча может чуть превышать порог абляции коррозионных отложений. Благодаря этому часть световой энергии будет переходить в тепловую и не навредит самому изделию.
Ожидания от результата. После лазерной очистки поверхность металлической детали становится такой, какой она была после изготовления на производстве. На изделии не останется слоев коррозии и грязи, потому что все это испарится в процессе обработки.
Скорость снятия коррозии. Время на очистку металлического предмета от ржавчины зависит от толщины слоя, который нужно снять, и от мощности луча, выставленной оператором.