Istraživanje tehnologije laserskog čišćenja površine nehrđajućeg čelika
Ovaj rad uvodi koncept i osnovni princip tehnologije laserskog čišćenja, te koristi eksperimentalnu metodu za proučavanje učinka laserskog čišćenja površine od nehrđajućeg čelika. Ispitivanje pokazuje da tehnologija laserskog čišćenja površine može brzo ukloniti oksidacijsku boju zavarenih spojeva nehrđajućeg čelika i zone pod utjecajem topline, kao i boju i hrđu na površini nehrđajućeg čelika, te može formirati novi pasivni sloj.
Osnovni princip laserske tehnologije čišćenja
Tehnologija laserskog čišćenja odnosi se na upotrebu visokoenergetskog laserskog zračenja radne površine, tako da na površini prljavštine, mrlja hrđe ili premaza dolazi do trenutnog isparavanja ili skidanja, učinkovito uklanjanje prianjanja površine predmeta čišćenja ili površinskog premaza velikom brzinom, tako da kako bi se postigao čist proces.
Laseri se, zajedno s elektronskim i ionskim snopovima, zajednički nazivaju visokoenergetskim snopovima. Zajednička značajka je da zrake nose veliku energiju za prijenos u svemir. Fokusiranjem se može postići zračenje s gustoćom snage od 104-1015W/cm² u blizini žarišne točke, koja je izvor topline s najvećim intenzitetom. . Laser ima karakteristike visoke svjetline, visoke usmjerenosti, visoke monokromatičnosti i visoke koherencije, koje su neusporedive s običnim izvorima svjetlosti. Koristeći visoku svjetlinu lasera, nakon fokusiranja pomoću leće, temperatura od tisuća ili čak desetaka tisuća stupnjeva može se generirati u blizini fokusa. Visoka usmjerenost lasera omogućuje učinkovit prijenos lasera na velike udaljenosti. Monokromatičnost lasera je izrazito visoka, a valna duljina jednostruka, što pogoduje fokusiranju i odabiru valne duljine. Lasersko svjetlo koje emitira laser prenosi se od optičkog vlakna do leće za fokusiranje, a nakon fokusiranja dolazi do površine izratka koji se čisti iz unutarnjeg otvora mlaznice. Obično se koristi mlaznica, uz pomoć mlaznice s malim otvorom koja je koaksijalna s laserom za upuhivanje plina pod pritiskom u zonu čišćenja. Plin osigurava pomoćni izvor plina, a njegova glavna funkcija je spriječiti prskanje i dim prskanjem leće te pročistiti površinu izratka i pojačati toplinski učinak lasera i materijala.
Kao što je prikazano na slici 1, nakon apsorpcije laserske energije, zagađivači na površini objekta ili isparavaju i isparavaju, ili se trenutno zagrijavaju i šire kako bi nadvladali adsorpcijsku silu površine na česticama, tako da se mogu odvojiti s površine predmeta, čime se postiže svrha čišćenja. Trenutačno postoje neka neslaganja o mehanizmu laserskog čišćenja, ali većina mehanizama može razumno objasniti neke fenomene u eksperimentima laserskog čišćenja, koji općenito uključuju lasersko raspadanje isparavanjem, lasersko ljuštenje, toplinsko širenje čestica prljavštine, vibracije površine podloge i tu su četiri aspekta vibracije čestica; štoviše, lasersko čišćenje često je rezultat istovremenog djelovanja više mehanizama.
Slika 1. Princip laserskog čišćenja
Mehanizam za lasersko čišćenje varira u veličini ovisno o adheziji površine i termofizičkim parametrima podloge. Kada se površinska adhezija i termofizički parametri materijala supstrata značajno razlikuju, mehanizam laserskog čišćenja uključuje: ablacijsku vaporizaciju, toplinske vibracije i mehanizam toplinskog šoka i mehanizam akustičnog razbijanja, kao što je lasersko čišćenje boje i gumenog sloja. Kada se površinska adhezija i termofizički parametri materijala supstrata ne razlikuju, uglavnom djeluje mehanizam isparavanja ablacije, kao što je lasersko uklanjanje hrđe.
Istraživanje ispitivanja čišćenja površine zavara od nehrđajućeg čelika
Dugotrajna masovna proizvodnja karoserije vozila od nehrđajućeg čelika T4003 moje tvrtke, većina karoserije od nehrđajućeg čelika, materijala od nehrđajućeg čelika u zavarivanju, lokalni dijelovi zbog montažnog razmaka su super loši, što rezultira velikim unosom topline, posebno kada korištenjem tanke ploče od oko 3 mm, dovest će do površinske oksidacije u blizini zavara od nehrđajućeg čelika i natrag, uništavajući izvorni pasivni sloj materijala, tako da je otpornost materijala na koroziju smanjena ili čak otkazuje. Neki proizvodi od nehrđajućeg čelika ne zahtijevaju bojanje ili bojanje transparentnim lakom u boji, prekomjerna oksidacija uzrokovana razlikom u boji ozbiljno će utjecati na ukupnu ljepotu vozila. Prekomjerna oksidacija zavara od nehrđajućeg čelika uglavnom se događa na vanjskoj površini tijela, kao što su bočna stijenka, donja bočna ploča i drugi dijelovi, posebno spojni dijelovi bočne stijenke i ploče krajnje stijenke (poprečna traka krajnje stijenke), kao što je prikazano na Slika 2.
Slika 2 Pretjerana oksidacija vanjske površine zavara tijela od nehrđajućeg čelika
U skladu s preporukama standarda AWS D18.2 i standarda AS 1554.6, površina zavara i zona pod utjecajem topline smiju imati svijetle okside boje slame, a uzorci 1~3 na slici 3, plavi, smeđi i crni oksidi ne zadovoljavaju zahtjeve. Osim oksidacije zavara, tijela od nehrđajućeg čelika u proizvodnji lokalne hrđe ili drugih onečišćenja i drugih problema, projekt namjerava provjeriti korištenje tehnologije laserskog čišćenja površine kako bi se riješili prekomjerne oksidacije i hrđe i drugih nečistoća na površini nehrđajućeg čelika. čelika, te otpornost na koroziju obrađene površine metodom ispitivanja.
Slika 3 Uzorci zavara nehrđajućeg čelika i promjene boje oksidacije u zoni utjecaja topline (AWS D18.2:2009)
(1) Testni postupak odabire ručni laserski uređaj za čišćenje od 65 W, podešavanjem parametara mogu se postići različiti učinci, različiti učinci tretmana pod različitim parametrima prikazani su na slici 4, kroz nekoliko testova, kako bi se postiglo idealno stanje površine, razumni parametar postavke su sljedeće:
① Snaga lasera: 65W.
② Slučajnost mjesta: 1.2.
③ Širina impulsa: 30~240ns.
④ Energija pulsa: {{0}}.1~ 0.8mJ, optimalna energija 0.1~0.2mJ.
Slika 4 Ispitivanje čišćenja površine uzorka od nehrđajućeg čelika
(2) Rezultati ispitivanja su uspjeli ukloniti sav oksidni sloj sa zavara i zone pod utjecajem topline nakon tretmana laserskim uređajem za čišćenje pod gornjim parametrima, kao što je prikazano na slici 5~Slici 7.
Slika 5 Usporedba prije i poslije čišćenja sučeonih zavara
Slika 6. Usporedba frontalnog čišćenja kutnih zavara prije i poslije
Slika 7 Usporedba prije i poslije čišćenja stražnje strane kutnog zavara
U skladu sa stanjem obrađene površine na razlici u stopi apsorpcije svjetlosti, podešavanjem valne duljine i drugih parametara, laser ne samo da može očistiti oksidni sloj metalne površine, već i brzo očistiti površinsku hrđu i boju od nehrđajućeg čelika (vidi sliku 8 ~ Slika 9)
Slika 8 Čišćenje gornje bočne grede od hrđe
Slika 9 Čišćenje laka
Lasersko površinsko čišćenje može ne samo u potpunosti ukloniti oksidni sloj zavara i toplinski pogođenu zonu, već i formirati novi pasivacijski sloj kako bi se spriječilo ponovno hrđanje. Kako bi se provjerila otpornost na koroziju novog pasivacijskog sloja, provedeno je usporedno ispitivanje otpornosti na koroziju u prirodnom i simuliranom okruženju. Ispitivanje je provedeno lokalnim laserskim čišćenjem dviju ispitnih ploča koje su neko vrijeme bile pohranjene u različitim okruženjima kako bi se promatrala situacija hrđanja. Situacija korozije prikazana je na slici 10: Ispitna ploča 1 bila je postavljena na otvoreno otvoreno okruženje 6 mjeseci i primijećeno je da ima mnogo tragova hrđe na neočišćenoj površini, dok je površina samo malo zahrđala nakon laserskog čišćenja . Ispitna ploča 2 ostavljena je u zatvorenom prostoru na sobnoj temperaturi tijekom 6 mjeseci i uočeno je da se prirodna oksidacijska boja pojavila na neočišćenoj površini, a nije uočena promjena boje ili hrđanje na površini nakon laserskog čišćenja, te je i dalje bila metalne boje.
Slika 10 Slika uzorka ploče od nehrđajućeg čelika nakon čišćenja tijekom 6 mjeseci
Tehnologija laserskog čišćenja površine može brzo ukloniti oksidacionu boju zavara nehrđajućeg čelika i zone pod utjecajem topline, kao i boju i hrđu na površini nehrđajućeg čelika; tehnologija laserskog čišćenja površine može stvoriti novi pasivni sloj s dobrom otpornošću na koroziju; površina nehrđajućeg čelika nakon laserskog čišćenja nema velike razlike u boji u odnosu na originalnu površinu.
Ako želite saznati više informacija o MRJ-Laseru, posjetite:
Strojevi za lasersko čišćenje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Strojevi za lasersko označavanje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Strojevi za lasersko zavarivanje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
