Od proizvodnih pogona i medicinskih laboratorija do automobilske industrije, industrije zrakoplovstva i proizvodnje čelika, laser postaje najpoželjnija metoda za površinsko čišćenje materijala.
Iako je upotreba lasera za rezanje, bušenje i zavarivanje dobro poznata, njegova trenutna adaptacija u industrijskim aplikacijama za čišćenje je relativno nova i neistražena.
Ova sadašnja primjena lasera nastala je kao rezultat potrebe za neopasnim, neabrazivnim postupkom čišćenja koji bi se mogao koristiti kao zamjena u aplikacijama gdje su se ranije koristile kemijske, ručne i abrazivne metode pjeskarenja.
Prednosti korišćenja lasera u aplikacijama za čišćenje
Ključni problemi predstavljeni konvencionalnim metodama čišćenja uključuju negativan utjecaj na okoliš i habanje podloge. Sistemi abrazivnog pjeskarenja stvorili su značajne količine otpada i oštećene delikatne površine, dok je upotrebom hemijskih rastvarača nastala potencijalno opasna para i tekući otpadni proizvodi.
To je dovelo do adaptacije laserske tehnologije u aplikacijama za čišćenje površina. Zbog mnogih prednosti, lasersko čišćenje je sada najefikasnija metoda uklanjanja neželjenih materija sa površine materijala.
Trenutno postoji širok spektar sistema za pulsno čišćenje i de-premazivanje koji se koriste u različitim primenama, od uklanjanja ostataka vulkanizacije iz kalupa za gume i površina za graviranje ablacijom do izolacije od provodnika i skidanjem boje sa delikatnih površina.
Neke od mnogih prednosti upotrebe lasera u aplikacijama za čišćenje površina uključuju:
Metoda automatskog i nenasumičnog čišćenja
Smanjena količina otpadnih proizvoda
Povećana sigurnost
Nema potrebe za hemikalijama ili sredstvima za pjeskarenje
Proces neabrazivnog i nekontaktnog čišćenja
Aplikacije za lasersko čišćenje
Profiliranje površine i uklanjanje rđe u proizvodnji čelika. Lasersko čišćenje je takođe efikasna i efikasna metoda za uklanjanje hrđe i kamenca iz metalnih materijala. Hrđa i vaga su zagađivači koji nastaju na metalnim površinama kao rezultat prirodnih ili umjetnih procesa. Kada su metali izloženi vlazi, oni reaguju sa vodom da bi formirali željezne okside, što dovodi do rđe. Ova hrđa smanjuje kvalitet metala, što ga čini neprikladnim za upotrebu u različitim aplikacijama.
Fig1 Web
(Izvor: worldsteel Biblioteka slika)
S druge strane, vage se formiraju na metalnim površinama kao rezultat procesa toplinske obrade, a njegov oksid obezbojava metalnu površinu, sprječavajući naknadne završne radove.
Uklanjanje ovih neželjenih površinskih naslaga zahtijeva izvođenje procesa uklanjanja kamenca kako bi se osigurale glatke površine za predfiniranje i završne procese kao što je galvanizacija.
Konvencionalne operacije uklanjanja i uklanjanja kamenca uključuju upotrebu fizičkih metoda kao što su miniranje, poliranje, grebanje, dodatni udarci i žičane četke. Hemijske metode kao što su uklanjanje kamenca iz alkalija i uklanjanje kamenca iz kiselina (kiseljenje) također se mogu koristiti za uklanjanje vaga. Međutim, ove metode su vrlo abrazivne i dovode do zagađenja okoliša i oštećenja metala podloge.
Da bi se izbegli ovi nedostaci, lasersko čišćenje je postalo poželjna metoda za uklanjanje hrđe i operacije uklanjanja kamenca. Rđa / skala se uklanja usmeravanjem laserskog snopa sa 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 apsorbuje energiju laserskog snopa, rezultirajući povećanim temperaturama. Kada je temperatura dovoljno visoka, rđa se topi i na kraju isparava.
Upotreba pulsirajućih laserskih vlakana je poželjna opcija jer omogućava veću kontrolu nad snagom, talasnom dužinom i trajanjem impulsa, omogućavajući da se rđa / vaga ispari bez oštećenja ispod materijala.
Proces laserskog čišćenja se takođe može primeniti na profilisanje površine. Prije nego što se zaštitni premazi mogu primijeniti 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 sa površine čeličnih dijelova u pripremi za primjenu zaštitnih premaza. Ovi zagađivači uključuju ulje, masnoću, skalu, hidrate i oksidne slojeve, temeljni premaz, itd. Za sve naknadne procese, šipke, žice i profili moraju biti slobodni od ovih zagađivača.
Pošto čišćenje laserskim vlaknima koristi neabrazivni, nekontaktni pristup bez uključivanja rastvarača, hemikalija ili abrazivnih medija, idealan je za profiliranje površine i uklanjanje hrđe / skale. Proces čišćenja se može izvoditi u malom ili velikom mjerilu i može se automatizirati. Lasersko čišćenje je ekološki prihvatljiv i ekonomičan način za uklanjanje rđe i pripremu površina valjanih proizvoda od čelika i proizvedenih čeličnih dijelova za zaštitni premaz.
Čišćenje sklopa anode. Industrija talionice aluminija koristi ugljične blokove kao "žrtvene" anode u proizvodnji primarnog aluminija. Kvalitet anode ima uticaj na ekološke, ekonomske i tehnološke aspekte proizvodnje aluminijuma. Mali postotak snage ćelije posvećen je prevazilaženju električnog otpora prednaprezane anode.
Fig2 Web
(Izvor: Flickr)
Prisutnost prljavštine i drugih zagađivača će povećati električni otpor anode, što će rezultirati potrošnjom veće snage ćelije. Prisustvo kontaminanata također smanjuje životni vijek anode povećanjem njegove potrošnje tijekom procesa taljenja. Sa stanovišta efikasnosti, potrebno je očistiti i ukloniti sve površinske zagađivače iz anodnih sklopova prije nego što se koriste u operacijama taljenja aluminija.
Pored toga, anodni sklopovi su dragoceni alati koji se mogu ponovo koristiti, ali tek nakon temeljitog i pažljivog tretmana njegovih glavnih komponenti - pod određenim uslovima.
Lasersko čišćenje zadovoljava specifične uslove pod kojima se anodni sklopovi mogu tretirati za ponovnu upotrebu. Može se koristiti u sljedećim aplikacijama:
Uklanjanje ostataka iz zagađivača
Čišćenje katodnih šipki
Uklanjanje zagađivača i prljavštine iz naprstaka i šipki
Priprema za lijepljenje ljepila 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 neophodnih osnova, spojevi i šavovi postaju podložni degradaciji, povećanom trošenju i katastrofalnom kvaru. Lasersko čišćenje se može koristiti za pripremu površina prije spajanja, što rezultira odličnom kvalitetom čvrstoće veze za poboljšanu otpornost na koroziju i trajnost.
Lasersko čišćenje je pogodno za pripremu ljepljivih spojeva 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 snage i talasne dužine za preciznu modifikaciju metala kao što su magnezijum i aluminijum koji se koriste u svrhu mikrostrukture. Tako materialser daje materijale vrlo visoke otpornosti na korozivne elemente, osiguravaju stablei 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 vezivanja ljepila u odnosu na konvencionalne tehnike.
Ove prednosti uključuju ravnomjernu raspodjelu naprezanja, smanjenje korozije, osvjetljenje strukture, slabljenje vibracija i zvučnu izolaciju. Međutim, ove prednosti se mogu postići samo ako su površine koje se lijepe pripremljene, odmašćene i pažljivo očišćene.
Lasersko čišćenje je idealno za takve primjene jer pažljivo uklanja ulja, rđu, zaštitne premaze i druge kontaminante koji nastaju prilikom transporta bez štete za podlogu.
Predobrada za lemljenje i zavarivanje. Lasersko čišćenje se takođe pokazalo efikasnim u aplikacijama za predtretman za zavarivanje i lemljenje. Prije nego što se aluminijski i čelični materijali koriste za zavarivanje u brodogradnji, proizvodnji preciznih alata, automobilskoj industriji i drugim srodnim industrijama, njihove površine moraju se najprije pripremiti.
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 zavarivanje visokog kvaliteta. Također osigurava glatke i bez pora spojene šavove.
Kada se koristi u procesima predobrade za zavarivanje i lemljenje, lasersko čišćenje vrši sledeće:
Temeljno uklanjanje slojeva prajmera, hidrata i oksida
De-podmazivanje i odmašćivanje
Osim zavarivanja i pripreme za lemljenje, laseri se mogu koristiti i za uklanjanje ostataka zavara kao što su ostatni fluks i oksidni materijali, kao i termičke mrlje od završenih zavarenih spojeva. Ova metoda čišćenja je posebno korisna za dijelove od nehrđajućeg čelika budući da laserska svjetlost obuzdava granice zrna, osiguravajući da se šavovi zavara pasiviziraju - čime se povećava otpornost na koroziju.
Prednosti upotrebe laserskog čišćenja u primjenama zavarivanja i lemljenja uključuju:
Podesive talasne dužine i snaga za preciznu obradu spojenih površina u širokom rasponu debljina materijala
Nema oštećenja na donjoj podlozi - to jest, pocinčani slojevi čeličnog lima
Delimično uklanjanje. Lasersko čišćenje je posebno efikasno 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 koristiti za uklanjanje premaza solarnih panela i uklanjanje boje u automobilskoj i zrakoplovnoj industriji, uz održavanje integriteta osnovne supstance.
U aplikacijama za premazivanje, optički laseri su preferirana opcija. Oni uklanjaju potrebu za maskiranjem preciznim uklanjanjem sloja premaza u određenom području, čime se eliminiraju neki od izazova koji su svojstveni djelimičnom nanošenju premaza. Laseri se mogu koristiti u:
Precizna obrada funkcionalnih i dizajnerskih površina
Stvaranje Faradayovih kaveza i kontinuiranih kontakata za avio-industriju
Djelomično uklanjanje boje za elektromagnetsku kompatibilnost
Izradite vezne tačke za žične veze
Gumeni premaz u industriji elektronike i automobila
Lasersko čišćenje je visoko efikasno u situacijama kada kritični šavovi za zavarivanje obojenih struktura / 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 prouzročiti daljnje oštećenje površine.
Selektivno uklanjanje boje. Selektivno uklanjanje boje predstavlja jednu od mnogih primena laserskog čišćenja. U automobilskoj i vazduhoplovnoj industriji, ponekad je potrebno ukloniti gornji sloj boje dok se prajmer drži. To se često dešava kada se gornji slojevi na vozilima moraju temeljito ukloniti prije nanošenja nove boje.
