Od proizvodnih pogona i medicinskih laboratorija do automobilske industrije, industrije zrakoplovstva i proizvodnje čelika, laser postaje najpoželjnija metoda za čišćenje površine materijala.
Iako je upotreba lasera za rezanje, bušenje i zavarivanje dobro poznata, njegova trenutna prilagodba u industrijskim aplikacijama za čišćenje je relativno nova i neistražena.
Ova trenutna primjena lasera nastala je kao rezultat potrebe za neopasnom, neabrazivnom metodom čišćenja koja bi se mogla koristiti kao zamjena u primjenama u kojima su se prije koristile kemijske, ručne i abrazivne metode pjeskarenja.
Prednosti korištenja lasera u aplikacijama za čišćenje
Ključni problemi uobičajenih metoda čišćenja uključuju negativan utjecaj na okoliš i trošenje podloge. Sustavi za pjeskarenje abrazivnim sredstvima stvorili su značajne količine otpada i oštećene osjetljive površine, dok je uporaba kemijskih otapala rezultirala potencijalno opasnim parama i tekućim otpadnim proizvodima.
To je dovelo do prilagodbe laserske tehnologije u aplikacijama za čišćenje površina. Zbog mnogih prednosti, lasersko čišćenje je sada najučinkovitija metoda uklanjanja neželjenih tvari s površine materijala.
Trenutno postoji širok spektar sustava za čišćenje i de-premazivanje pulsirajućim laserima koji se koriste u različitim primjenama, od uklanjanja ostataka vulkanizacije iz kalupa za gume i površina za graviranje ablacijom do izolacije od provodnika i uklanjanja boje s osjetljivih površina.
Neke od mnogih prednosti korištenja lasera u aplikacijama za čišćenje površina uključuju:
Automatizirana i nenasilna metoda čišćenja
Smanjena količina otpadnih proizvoda
Povećana sigurnost
Nema potrebe za kemikalijama ili sredstvima za pjeskarenje
Neabrazivni i nekontaktni proces čišćenja
Aplikacije za lasersko čišćenje
Profiliranje površine i uklanjanje hrđe u izradi čelika. Lasersko čišćenje također je učinkovita metoda za uklanjanje hrđe i kamenca iz metalnih materijala. Hrđa i razmjera su zagađivači koji nastaju na metalnim površinama kao rezultat prirodnih ili umjetnih procesa. Kada su metali izloženi vlazi, oni reagiraju s vodom kako bi stvorili željezne okside, što rezultira hrđom. Ta hrđa smanjuje kvalitetu metala, što ga čini neprikladnim za uporabu u raznim primjenama.
Slika 1 Web
(Izvor: worldsteel Knjižnica slika)
S druge strane, ljuske se formiraju na metalnim površinama kao posljedica procesa toplinske obrade, a njegov oksid obezbojava metalnu površinu, sprječavajući naknadne završne operacije.
Uklanjanje tih neželjenih površinskih naslaga zahtijeva izvođenje procesa uklanjanja kamenca kako bi se osigurale glatke površine za predfiniranje i završnu obradu, kao što je galvanizacija.
Konvencionalne operacije uklanjanja i uklanjanja kamenca uključuju upotrebu fizikalnih metoda kao što su miniranje, poliranje, struganje, dodatni udarci i žičane četke. Kemijski postupci kao što su uklanjanje kamenca iz alkalija i uklanjanje kamenca (kiseljenje) također se mogu koristiti za uklanjanje kamenca. Međutim, ove metode su vrlo abrazivne i dovode do zagađenja okoliša i oštećenja metala podloge.
Kako bi se izbjegli ovi nedostaci, lasersko čišćenje je postalo preferirana metoda za uklanjanje hrđe i uklanjanje kamenca. Rđa / skala se uklanja usmjeravanjem laserske zrake s visokom vršnom snagom i stopama ponavljanja na zahrđali sloj.
Laser mora biti ispaljen kratkim impulsima kako bi se izbjeglo oštećenje podloge na kojoj se radi. Rđa brzo upija energiju laserske zrake, što rezultira povećanim temperaturnim razinama. Kada je temperatura dovoljno visoka, hrđa se topi i na kraju isparava.
Korištenje pulsirajućih vlaknastih lasera poželjna je opcija jer osigurava veću kontrolu nad snagom, valnom duljinom i trajanjem impulsa, omogućujući isparavanje hrđe / skale bez oštećenja ispod materijala.
Proces laserskog čišćenja se također može primijeniti na profiliranje površine. Prije nego se zaštitni premazi mogu nanijeti na proizvedene čelične dijelove za zaštitu i zaštitu od korozivnog djelovanja, njihove površine moraju biti čiste i slobodne od svih zagađivača.
Površinsko profiliranje / priprema zahtijeva uklanjanje svih zagađivača s površine čeličnih dijelova u pripremi za primjenu zaštitnih premaza. Ovi zagađivači uključuju ulje, masnoću, ljestvicu, hidrate i oksidne slojeve, temeljni premaz, itd. Za sve naknadne procese, rešetke, žice i profili također moraju biti slobodni od tih zagađivača.
Budući da čišćenje laserskim vlaknima koristi neabrazivni, nekontaktni pristup bez uključivanja otapala, kemikalija ili abrazivnih medija, idealan je za profiliranje površine i uklanjanje hrđe / ljestvice. Proces čišćenja može se provesti na malom ili velikom mjerilu i može se automatizirati. Lasersko čišćenje je ekološki prihvatljiv i ekonomičan način za uklanjanje hrđe i pripremu površina valjanih čeličnih proizvoda i proizvedenih čeličnih dijelova za zaštitni premaz.
Čišćenje sklopa anode. Industrija taljenja aluminija koristi ugljične blokove kao "žrtvene" anode u proizvodnji primarnog aluminija. Kvaliteta anode utječe na ekološke, ekonomske i tehnološke aspekte proizvodnje aluminija. Mali postotak snage ćelije posvećen je prevladavanju električnog otpora predpečene anode.
Slika 2 Web
(Izvor: Flickr)
Prisutnost prljavštine i drugih zagađivača povećat će električni otpor anode, što će rezultirati potrošnjom veće snage ćelije. Prisutnost kontaminanata također smanjuje životni vijek anode povećavajući njezinu brzinu potrošnje tijekom procesa taljenja. S gledišta učinkovitosti, potrebno je očistiti i ukloniti sve površinske kontaminante iz anodnih sklopova prije nego se oni koriste u postupcima taljenja aluminija.
Osim toga, skupovi anoda su vrijedni alati koji se mogu ponovno koristiti, ali tek nakon temeljitog i pažljivog tretmana njegovih glavnih komponenti - pod određenim uvjetima.
Lasersko čišćenje zadovoljava specifične uvjete pod kojima se anodni sklopovi mogu obraditi za ponovnu uporabu. Može se koristiti u sljedećim aplikacijama:
Uklanjanje ostatka iz ugljikovih otvora
Čišćenje katodnih šipki
Uklanjanje nečistoća i prljavštine iz naprstaka i šipki
Priprema ljepljivih spojeva za metale. Da bi se povećala stabilnost procesa, površinska adhezija i bolja kvaliteta šava, površina metalnih materijala koji se spajaju mora biti pripremljena prije primjene zavarivanja i drugih tehnika spajanja.
Bez potrebnih osnova, spojevi i šavovi postaju osjetljivi na degradaciju, povećano trošenje i katastrofalne neuspjehe. Lasersko čišćenje se može koristiti za pripremu površina prije spajanja, što rezultira odličnom kvalitetom čvrstoće prianjanja za poboljšanu otpornost na koroziju i trajnost.
Lasersko čišćenje je prikladno za lijepljenje jer uklanja okside i druge kontaminante kao što su masti i oksidi koji smanjuju čvrstoću ljepljivih veza. Posebno je pogodan za primjene koje uključuju zakrivljene ili ravne površine ili dijelove s određenim ograničenjima za vrlo složene 3D geometrije.
Jedna od glavnih prednosti laserskog čišćenja je mogućnost finog podešavanja njegove snage i valne duljine za preciznu modifikaciju metala kao što je magnezij i aluminij koji se koriste u svrhu mikrostrukture. Također obogaćuje materijale vrlo visoke otpornosti na korozivne elemente, osiguravajući stabilno, dugotrajno lijepljenje.
U novije vrijeme, povećana je upotreba ljepljivih veza u konstrukcijskim projektima umjesto konvencionalnih tehnika spajanja, kao što su zakivanje i zavarivanje. To se pripisuje mnogim prednostima vezanja ljepila u odnosu na konvencionalne tehnike.
Te prednosti uključuju ravnomjernu raspodjelu naprezanja, smanjenje korozije, osvjetljenje strukture, slabljenje vibracija i zvučnu izolaciju. Međutim, ove se prednosti mogu postići samo ako se površine koje se lijepe pripremaju, odmašćuju i pažljivo čiste.
Lasersko čišćenje idealno je za takve primjene jer pažljivo uklanja ulja, hrđu, zaštitne premaze i druge kontaminante koji nastaju pri transportu bez štete za podlogu.
Predobrada za lemljenje i zavarivanje. Lasersko čišćenje također se pokazalo učinkovitim u aplikacijama za predobradu za zavarivanje i lemljenje. Prije nego se aluminijski i čelični materijali upotrebljavaju za zavarivanje u brodogradnji, proizvodnji preciznih alata, automobilskoj industriji i drugim srodnim industrijama, prvo se moraju pripremiti njihove površine.
Priprema laserskog zavarivanja je jedna od mnogih primjena laserskog čišćenja i pomaže pri uklanjanju željeznih i obojenih metala, maziva i drugih zagađivača iz metalnih i aluminijskih površina u pripremi za visokokvalitetne zavare. Također osigurava glatke i bez loma šavove.
Kada se koristi u postupcima predobrade za zavarivanje i lemljenje, lasersko čišćenje čini sljedeće:
Temeljito uklanjanje slojeva premaza, hidrata i oksida
Odmazivanje i odmašćivanje
Osim zavarivanja i pripreme za lemljenje, laseri se također mogu koristiti za uklanjanje ostataka zavara kao što su ostatni fluks i oksidni materijali, kao i termičke mrlje od završenih zavarenih spojeva. Ova metoda čišćenja je osobito korisna za dijelove od nehrđajućeg čelika, jer laserska svjetlost suspendira granice zrna, osiguravajući da se šavovi zavara pasiviziraju - čime se povećava otpornost na koroziju.
Prednosti korištenja laserskog čišćenja u primjenama za zavarivanje i lemljenje uključuju:
Podesive valne duljine i snaga za preciznu obradu spojenih površina u širokom rasponu debljina materijala
Nema oštećenja temeljne podloge - to jest, pocinčanih slojeva čeličnog lima
Djelomična dekavacija. Lasersko čišćenje posebno je učinkovito u primjenama koje zahtijevaju djelomično uklanjanje boje ili premaza od gotovih površina. Može se koristiti na gotovo svim vrstama površina, bilo kemijski anodiziranim, oksidiranim ili organskim. Lasersko čišćenje može se upotrijebiti za uklanjanje premaza solarnih panela i uklanjanje boje u automobilskoj i zrakoplovnoj industriji, uz održavanje integriteta temeljne tvari.
U aplikacijama za uklanjanje premaza, optički laseri su preferirana opcija. Oni uklanjaju potrebu za maskiranjem preciznim uklanjanjem sloja prevlake u određenom području, čime se eliminiraju neki od izazova koji su svojstveni djelomičnom nanošenju premaza. Laseri se mogu koristiti u:
Precizna obrada funkcionalnih i dizajnerskih površina
Stvaranje Faradayevih kaveza i kontinuiranih kontakata za zrakoplovnu industriju
Djelomično uklanjanje boje za elektromagnetsku kompatibilnost
Izradite spojne točke za žične veze
Gumeni premaz u elektroničkoj i automobilskoj industriji
Lasersko čišćenje je vrlo učinkovito u situacijama gdje kritični šavovi za zavarivanje obojenih konstrukcija / dijelova moraju biti uklonjeni za potrebe inspekcije. Laser uklanja premaze bez potrebe za ručnim ili električnim alatima, abrazivima ili kemikalijama koje mogu sakriti problematična područja i uzrokovati daljnje oštećenje površine.
Selektivno uklanjanje boje. Selektivno uklanjanje boje predstavlja jednu od mnogih primjena laserskog čišćenja. U automobilskoj i zrakoplovnoj industriji ponekad je potrebno ukloniti gornji sloj boje dok se prajmer drži. To je često slučaj kada se gornji pokvareni premazi na vozilima moraju temeljito ukloniti prije nanošenja nove boje.
