Lasersko čišćenje i lasersko površinsko pričvršćivanje preciznih metala s limama, današnja postignuća jednostavno ne bi bila moguća bez laserske tehnologije. Lasersko rezanje već je sveprisutno, a lasersko zavarivanje (bilo automatizirano ili ručno) također brzo dobiva na popularnosti. Ali laseri rade više od rezanja i zavarivanja, mogu očistiti. Iako tehnologija čišćenja lasera još nije postala popularna, uspostavila se u aplikacijama poput uklanjanja boje i hrđe, posebno u specijaliziranim aplikacijama za čišćenje u industrijama kao što su Aerospace i Automotive. Većina opreme za čišćenje lasera koristi optiku skeniranja koja premještaju lasersku zraku brzinom od nekoliko metara u sekundi kako bi je projicirali u željeni oblik (poput kruga ili pravokutnik) na površinu.
Što je točno lasersko čišćenje?
Lasersko čišćenje obuhvaća niz različitih procesa koji spadaju u dvije glavne kategorije. Jedan je uklanjanje površinskih onečišćenja, a drugo je "graviranje" ili "tekstura" površine kako bi se prilagodili specifičnim oblogom, ljepljivim vezama ili drugim potrebama za primjenom. Iako uklanjanje onečišćenja (poznato kao "čišćenje") i laserska tekstura mogu koristiti sličnu ili čak istu opremu, dva su procesa različita, a proizvođači biraju između različitih kategorija, ovisno o njihovim potrebama.
Kako laseri čisti?
U svojoj jezgri, lasersko čišćenje odnosi se na uklanjanje površinskih onečišćenja, poput hrđe i neželjene boje. Oprema je često opremljena sustavom za ekstrakciju dima koji bilježi onečišćenja koje laser uklanja. U nekim kritičnim zrakoplovnim primjenama, poput čišćenja titana, zaštitni plin koristi se za sprečavanje stvaranja oksida. U mnogim uobičajenim primjenama laseri djeluju na površinski onečišćenja. Ablacija (pretvaranje krute tvari izravno u plin) najbolje funkcionira kada je prag ablacije onečišćenja znatno ispod onog baznog metala, tako da laser može atomizirati kontaminant bez utjecaja na površinu metala. Energija koju isporučuje laser obavlja operaciju čišćenja na različite načine, ovisno o uklanjanju materijala. Na primjer, ponekad laser stvara toplinski udarni učinak na površini, uzrokujući razliku u koeficijentima toplinske ekspanzije između površinskih krhotina poput hrđe i baznog metala, a šok stvara "trese" čestica hrđe na površini. U drugim slučajevima, toplina lasera sagorijeva materijal koji se uklanja, a to je obično boja ili drugi organski premazi.
Zagađenje ulja je prozirno za lasere, tako da se ne uklanja ablacijom ili toplinskim udarom. U ovom slučaju, laser "ključa" određene dijelove ulja. Konkretno, laser zagrijava mala područja metalne površine, uzrokujući da kapljice ulja skoče s površine u zrak, gdje sustav ekstrakcije dima bilježi ove kapljice. "U tim je aplikacijama sustav ekstrakcije dima važan kao i sam laser.
Laserske teksturne površine
Laseri nude preciznost koju je teško uskladiti s drugim alatima. Laserska snaga, trajanje impulsa i profil snopa mogu se prilagoditi tako da postupak uklanja samo predviđeni dio i ostavlja druga područja koja nisu utjecala. Baš kao što lasersko čišćenje uklanja onečišćenja, dok bazni metal ostavlja netaknutom, laserska tekstura može se obaviti i s preciznom kontrolom. U tim je procesima laserski snop obično Gaussova snopa s visokom energijom u sredini snopa, koja prelijeva metalni sloj i uzrokuje da metal ispod njega podvrgne trenutnu promjenu stanja iz krute u tekućinu i natrag u kruticu. Proces obično koristi lasere u jednom načinu, koji omogućuju vrlo male veličine spota, stvarajući izuzetno precizne teksture. Analogija se može izvući u eksploziju, gdje je veličina svakog zrna pijeska precizno kontrolirana, iako lasersko teksturiranje djeluje na potpuno drugačiji način liječenja površine s toplinom lasera, a ne fizičkim utjecajem zrna pijeska. U nekim aplikacijama za izradu metala, laserska tekstura može precizno ući u površinu kako bi promijenila svoja svojstva, poput postavljanja hidrofobnim. Ove precizne aplikacije za teksturu obično koriste lasere s vrlo kratkim trajanjem impulsa, obično mjerenih u pikosekundama ili femtosekundama. Mnoge druge aplikacije za teksturu koriste se za pripremu metalnih površina za prevlake bez upotrebe griznih ili čišćenja kemikalija.
.
Automatizirane aplikacije
Automatizirano čišćenje lasera postaje sve češće u okruženjima s velikim mjenjama. Na primjer, zavarivanje baterija za čišćenje je tipična primjena. "Ovi sustavi obrađuju milijune dijelova, zavarujući više radnih dijelova u sekundi za čišćenje površina." Uklanjanje podmazivanja nakon žigosavanja je još jedna rastuća primjena. Prije toga, ove su se operacije oslanjale na velike linije za čišćenje kako bi pripremile startele za premaz, koristeći velike količine vode koja je lako kontaminirana metalnim i drugim krhotinama i teško i skupo za rukovanje. Priprema obveznica je još jedno važno područje aplikacije, posebno lasersku teksturu. U nekim slučajevima, kućište će možda trebati sastaviti s određenim ljepilom koje odgovara površini s određenom teksturom ili uzorkom. Proizvodnja kočnica koristi sličnu tehnologiju, gdje laser tekstura metalnu površinu prije postavljanja kočnica.
Zamjena pijeska?
Prednosti brzine i kvalitete laserskog zavarivanja su dobro poznate, zbog čega se sve više pojavljuje na trgovini. Dakle, može li laserska tekstura zamijeniti pješčanik? Automatizirana oprema dobro funkcionira u situacijama s niskim mjenjačem, posebno za jednostavne geometrije dijela. Međutim, kako dijelovi postaju složeniji, a kombinacije dijela postaju veće, povećava se poteškoće automatizacije. To ima veze s prirodom laserske teksture, za koje idealno zahtijeva da greda bude okomita na metalnu površinu, ili što je moguće bliže okomitoj.
Alternativa u nastajanju
Lasersko čišćenje i tekstura nisu prikladni u svim slučajevima, ovisno o onečišćenju koje je potrebno ukloniti i zahtjevima za pripremom površine. Na primjer, laseri nisu dobri u uklanjanju ljestvice mlina s debele vruće valjane ploče, posebno u automatiziranom okruženju koje zahtijeva visoku propusnost. Ipak, lasersko čišćenje i tekstura pokazuju veliki potencijal, posebno u industrijama koje traže vješti radnici. Pješčana i kemijska sredstva za čišćenje često čine okoliš manje od netaknutih. "Mnogi ljudi žele vidjeti zelenije, održivije procese u proizvodnji", rekao je Miller Cordeiro, voditelj sadržaja u Laser Photonics. "Lasersko čišćenje i slične tehnologije proizvođačima pružaju više mogućnosti, a istovremeno im pomažu u poboljšanju povrata ulaganja." Zamjena svih griznih i kemikalija laserima, zajedno s pravim sigurnosnim protokolima (PPE, sigurnosna sigurnost, isprepletene kućice s odgovarajućim laserskim staklom, tvornički pod može učiniti čistijim i privlačnijim mjestom za rad. Za industriju koja neprestano traži nove načine privlačenja radnika, stvaranje boljeg radnog okruženja zasigurno je dobra ideja.
