De la fabricile de producție și laboratoarele medicale până la industria de automobile, aviație și oțel, laserul devine metoda cea mai preferată pentru curățarea suprafețelor materialelor.
Deși utilizarea laserelor în aplicațiile de tăiere, găurire și sudare este bine cunoscută, adaptarea sa actuală în aplicațiile industriale de curățare este relativ nouă și neexplorată.
Această aplicație actuală de lasere a apărut ca urmare a necesității unei metode de curățare neabrazive, neabrazive, care ar putea fi utilizată ca înlocuitor în aplicații în care au fost utilizate anterior metode de sablare chimică, manuală și abrazivă.
Avantajele folosirii laserelor în aplicațiile de curățare
Problemele cheie prezentate de metodele convenționale de curățare includ impactul negativ asupra mediului și uzura pe substrat. Sistemele de sablare abrazive au creat cantități semnificative de deșeuri și suprafețe delicate deteriorate, în timp ce utilizarea solvenților chimici a condus la vapori potențial periculoși și la produse reziduale lichide.
Aceasta a dus la adaptarea tehnologiei laser la aplicațiile de curățare a suprafeței. Datorită numeroaselor avantaje, curățarea cu laser este acum cea mai eficientă metodă de îndepărtare a materialelor nedorite de pe suprafața materialelor.
În prezent, există o gamă largă de sisteme de curățare și de dezaburire laser cu impulsuri utilizate în diverse aplicații, variind de la îndepărtarea reziduurilor de vulcanizare de la matrițele de anvelope și de la suprafețele de gravare prin ablația la izolarea izolației din conductori și la vopsirea de pe suprafețe delicate.
Unele dintre multele avantaje ale utilizării laserelor în aplicațiile de curățare a suprafeței includ:
Metoda de curățare automată și nonrandom
Cantitate redusă de deșeuri
Creșterea siguranței
Nu este nevoie de substanțe chimice sau de pulverizare
Procesul de curățare neabraziv și necontact
Aplicații pentru curățarea cu laser
Profile de profilare și îndepărtarea ruginei în fabricarea oțelului. Curățarea cu laser este, de asemenea, o metodă eficientă și eficientă pentru îndepărtarea ruginei și a scării din materiale metalice. Rugul și scala sunt contaminanți care se formează pe suprafețele metalice ca urmare a proceselor naturale sau artificiale. Atunci când metalele sunt expuse la umezeală, ele reacționează cu apa pentru a forma oxizi ferizi, rezultând rugină. Această rugină degradează calitatea metalului, ceea ce îl face nepotrivit pentru utilizare în diferite aplicații.
Fig1 Web
(Sursa: worldsteel Image Library)
Pe de altă parte, pe suprafețele metalice se formează solzi ca urmare a proceselor de tratare termică și oxidul său decolorizează suprafața metalică, împiedicând astfel orice operațiuni ulterioare de finisare.
Îndepărtarea acestor depuneri de suprafață nedorite necesită executarea proceselor de decalcifiere pentru a asigura suprafețe netede pentru procesele de prefinisare și finisare, cum ar fi galvanizarea.
Operațiile convenționale de îndepărtare a ruginei și de îndepărtare a stratului de coroziune implică utilizarea unor metode fizice, cum ar fi mașinile de sablare, lustruire, răzuire, lovituri suplimentare și perii de sârmă. Metodele chimice, cum ar fi decalcarea cu alcalii și procedeul de decapare acidă (decapare) pot fi, de asemenea, utilizate pentru îndepărtarea scării. Cu toate acestea, aceste metode sunt foarte abrazive și au ca rezultat poluarea mediului și deteriorarea metalului substratului.
Pentru a evita aceste dezavantaje, curățarea cu laser a devenit metoda preferată pentru operațiile de îndepărtare a ruginei și de îndepărtare a stratului de calcar. Rugina / scala este îndepărtată prin direcționarea unui fascicul laser cu putere de vârf ridicată și cu rate de repetare pe stratul ruginit.
Laserul trebuie să fie ars în impulsuri scurte pentru a evita deteriorarea substratului pe care se lucrează. Ruginia absoarbe rapid energia fasciculului laser, ceea ce duce la creșterea temperaturii. Odată ce temperatura este suficient de ridicată, rugina se topește și, în cele din urmă, se vaporizează.
Folosirea laserelor cu fibre pulsate este opțiunea preferată, deoarece oferă un control mai mare asupra puterii, lungimii de undă și a duratei impulsului, permițând rugina / scala să se vaporizeze fără a deteriora materialul de bază.
Procesul de curățare cu laser poate fi, de asemenea, aplicat profilării suprafeței. Înainte ca straturile protectoare să poată fi aplicate pe piesele fabricate din oțel pentru conservarea și protejarea împotriva acțiunii corozive, suprafețele lor trebuie să fie curate și fără contaminanți.
Profilarea / pregătirea suprafeței prevede îndepărtarea tuturor contaminanților de pe suprafața pieselor de oțel în vederea pregătirii aplicațiilor de acoperire protectoare. Acești contaminanți includ ulei, grăsime, scară, hidrați și straturi de oxid, grund de magazin etc. Pentru toate procedeele ulterioare, barele, firele și profilele trebuie să fie, de asemenea, fără aceste contaminanți.
Deoarece curățarea prin laser a fibrelor folosește o abordare nonabrazivă, fără contact, fără implicarea solvenților, a substanțelor chimice sau a mediilor abrazive, este ideală pentru profilarea suprafețelor și pentru îndepărtarea ruginii / scării. Procesul de curățare poate fi realizat la scară mică sau mare și poate fi automatizat. Curățarea cu laser este o metodă ecologică și eficientă din punct de vedere al costurilor pentru îndepărtarea ruginei și pentru pregătirea suprafețelor produselor din oțel laminate și a pieselor din oțel fabricate pentru acoperirea protectoare.
Ansamblul de curățare anodică. Industria de topire a aluminiului folosește blocuri de carbon ca anozi "sacrificiali" în producția de aluminiu primar. Calitatea anodului are un impact asupra aspectelor de mediu, economice și tehnologice ale producției de aluminiu. Un mic procent din puterea celulară este dedicată depășirii rezistenței electrice a anodului prebătut.
Fig2 Web
(Sursa: Flickr)
Prezența murdăriei și a altor contaminanți va crește rezistența electrică a anodului, rezultând consumul de energie celulară. Prezența contaminanților reduce, de asemenea, durata de viață a anodului prin creșterea ratei de consum în timpul procesului de topire. Din punct de vedere al eficienței, este necesară curățarea și îndepărtarea tuturor contaminanților de suprafață din ansamblurile anodice înainte de a fi utilizate în operațiile de topire a aluminiului.
În plus, ansamblurile anodice sunt instrumente valoroase care pot fi refolosite, dar numai după efectuarea unui tratament temeinic și atent al componentelor principale - în condiții specifice.
Curățarea cu laser îndeplinește condițiile specifice în care ansamblurile anodice pot fi tratate pentru reutilizare. Poate fi utilizat în următoarele aplicații:
Îndepărtarea reziduurilor din cărbune
Curățarea barelor catodice
Îndepărtarea contaminanților și a murdăriei din degetări și bastoane
Pregătirea adezivilor pentru metale. Pentru a spori stabilitatea procesului, aderența la suprafață și o calitate mai bună a cusăturii, suprafața materialelor metalice care urmează să fie îmbinate trebuie să fie pregătită înainte de aplicarea tehnicilor de sudare și a altor tehnici de îmbinare.
Fără lucrările necesare, îmbinările și cusăturile devin sensibile la degradare, uzură crescută și insuficiență catastrofică. Curățarea cu laser poate fi utilizată pentru a pregăti suprafețele înainte de a le uni, rezultând o calitate excelentă a rezistenței la îmbinare pentru o rezistență îmbunătățită la coroziune și o rezistență sporită.
Curățarea cu laser este potrivită pentru prepararea adezivului, deoarece îndepărtează oxizii și alți contaminanți, cum ar fi grăsimile și oxizii, care reduc rezistența legăturilor adezive. Este deosebit de potrivit pentru aplicații care implică suprafețe sau părți curbate sau plate cu anumite limitări pentru geometrii 3D complexe.
Unul dintre beneficiile majore ale curățării cu laser este capacitatea de a regla puterea și lungimea de undă pentru modificarea precisă a metalelor, cum ar fi magneziu și aluminiu, pentru a fi utilizate în scopuri microstructurale. De asemenea, furnizează materiale cu rezistență foarte mare la elementele corozive, asigurând o lipire stabilă și durabilă.
În ultima vreme, există o utilizare sporită a legăturilor adezive în aplicațiile de proiectare structurală, în locul tehnicilor convenționale de îmbinare, cum ar fi nituirea și sudarea. Acest lucru este atribuit multiplelor avantaje ale lipirii adezive față de tehnicile convenționale.
Aceste avantaje includ distribuția uniformă a solicitărilor, reducerea coroziunii, luminarea structurii, atenuarea vibrațiilor și izolarea acustică. Cu toate acestea, aceste beneficii pot fi obținute numai dacă suprafețele ce urmează a fi lipite sunt pregătite, degresate și curățate cu atenție.
Curățarea cu laser este ideală pentru astfel de aplicații, deoarece îndepărtează cu grijă uleiurile, rugina, acoperirile protectoare și alți contaminanți care rezultă din transport, fără a afecta substratul substrat.
Pre-tratare pentru lipire și sudare. Curățarea cu laser sa dovedit, de asemenea, eficientă în aplicațiile de pretratare pentru sudare și brazare. Înainte ca materialele din aluminiu și oțel să fie utilizate pentru sudură în construcția de nave, producția de mașini de precizie, industria auto și alte industrii conexe, suprafețele lor trebuie mai întâi pregătite.
Pregătirea prin sudură cu laser este una dintre numeroasele aplicații de curățare cu laser și ajută la îndepărtarea metalelor feroase și neferoase, a lubrifianților și a altor contaminanți din suprafețele metalice și aluminiu, în pregătirea sudurilor de înaltă calitate. De asemenea, asigură cusături lipite și fără pori.
Când se utilizează în procesele de pretratare pentru sudare și lipire, procedurile de curățare cu laser realizează următoarele:
Îndepărtarea profundă a straturilor de grund, hidrați și straturi de oxid
Degresarea și dezlipirea
În afară de pregătirea pentru sudare și lipire, laserele pot fi de asemenea utilizate pentru a îndepărta reziduurile de sudură, cum ar fi materialele de flux rezidual și oxid, precum și petele termice din îmbinările de sudură finisate. Această metodă de curățare este deosebit de benefică pentru piesele din oțel inoxidabil, deoarece lumina laser suspendă granițele granulelor, asigurând pasivarea cusăturilor de sudură - crescând astfel rezistența la coroziune.
Beneficiile utilizării curățării cu laser în aplicațiile de pre-tratare a sudării și brazare includ:
Lungimi de undă reglabile și putere pentru tratarea precisă a suprafețelor de îmbinare pe o gamă largă de grosimi ale materialelor
Nu se deteriorează substratul care stă la baza - adică straturile galvanizate ale oțelului
Decolorarea parțială. Curățarea cu laser este deosebit de eficientă în aplicațiile care necesită îndepărtarea parțială a vopselelor sau a acoperirilor de pe suprafețele finisate. Poate fi folosit pe aproape toate tipurile de suprafețe, fie anodizate, oxidate, fie organice. Curățarea cu laser poate fi utilizată pentru a decongela panourile solare și pentru a îndepărta vopselele în industria auto și aerospațială, menținând în același timp integritatea substanței de grund.
În aplicațiile de decopertare, laserele cu fibre sunt opțiunea preferată. Acestea evită necesitatea de mascare prin îndepărtarea precisă a stratului de acoperire în zona specificată, eliminând astfel unele dintre provocările inerente aplicațiilor parțiale de depunere a stratului de acoperire. Laserele pot fi utilizate în:
Precizie de tratament pentru suprafețe funcționale și de design
Crearea cuștilor Faraday și contacte de continuitate pentru industria aerospațială
Îndepărtarea parțială a vopselei pentru compatibilitate electromagnetică
Produce puncte de legătură pentru conexiunile prin cablu
Striparea în industria electronică și a automobilelor
Curățarea cu laser este foarte eficientă în situațiile în care cusăturile critice de sudură ale structurilor / pieselor vopsite trebuie să fie decontaminate în scopuri de inspecție. Laserul îndepărtează straturile de acoperire fără a necesita unelte de mână sau scule electrice, abrazive sau substanțe chimice care pot ascunde zonele cu probleme și pot cauza deteriorarea ulterioară a suprafeței.
Ștergerea selectivă a vopselei. Șlefuirea selectivă a vopselei reprezintă una dintre numeroasele aplicații de curățare cu laser. În industria automobilelor și a industriei aerospațiale, uneori este necesar să se elimine stratul superior de vopsea în timp ce se menține grundul. Acest lucru se întâmplă adesea atunci când straturile de acoperire superficială ale vehiculelor trebuie îndepărtate temeinic înainte de aplicarea unui nou strat de vopsea.
