Έρευνα τεχνολογίας καθαρισμού με λέιζερ επιφανειών από ανοξείδωτο χάλυβα
Αυτή η εργασία εισάγει την έννοια και τη βασική αρχή της τεχνολογίας καθαρισμού με λέιζερ και χρησιμοποιεί την πειραματική μέθοδο για τη μελέτη της επίδρασης του καθαρισμού με λέιζερ της επιφάνειας από ανοξείδωτο χάλυβα. Η δοκιμή δείχνει ότι η τεχνολογία καθαρισμού επιφάνειας με λέιζερ μπορεί να αφαιρέσει γρήγορα το χρώμα οξείδωσης των συγκολλήσεων από ανοξείδωτο χάλυβα και της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα καθώς και το χρώμα και τη σκουριά στην επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα και μπορεί να σχηματίσει ένα νέο στρώμα παθητικοποίησης.
Βασική αρχή τεχνολογίας καθαρισμού λέιζερ
Η τεχνολογία καθαρισμού λέιζερ αναφέρεται στη χρήση επιφάνειας εργασίας με ακτινοβολία ακτινοβολίας λέιζερ υψηλής ενέργειας, έτσι ώστε η επιφάνεια της βρωμιάς, των κηλίδων σκουριάς ή των επιστρώσεων να συμβαίνει στιγμιαία εξάτμιση ή απογύμνωση, αποτελεσματική αφαίρεση υψηλής ταχύτητας της πρόσφυσης της επιφάνειας του αντικειμένου καθαρισμού ή της επιφανειακής επίστρωσης, ώστε να επιτευχθεί μια καθαρή διαδικασία.
Τα λέιζερ, μαζί με τις δέσμες ηλεκτρονίων και τις δέσμες ιόντων, αναφέρονται συλλογικά ως δέσμες υψηλής ενέργειας. Το κοινό χαρακτηριστικό είναι ότι οι δέσμες μεταφέρουν υψηλή ενέργεια για μετάδοση στο διάστημα. Με την εστίαση, η ακτινοβολία με πυκνότητα ισχύος 104-1015W/cm² μπορεί να ληφθεί κοντά στο εστιακό σημείο, το οποίο είναι η πηγή θερμότητας με την υψηλότερη ένταση. . Το λέιζερ έχει τα χαρακτηριστικά της υψηλής φωτεινότητας, της υψηλής κατευθυντικότητας, της υψηλής μονοχρωματικότητας και της υψηλής συνοχής, τα οποία είναι απαράμιλλα από τις συνηθισμένες πηγές φωτός. Χρησιμοποιώντας την υψηλή φωτεινότητα του λέιζερ, αφού εστιαστεί από τον φακό, μπορεί να δημιουργηθεί θερμοκρασία χιλιάδων ή και δεκάδων χιλιάδων βαθμών κοντά στην εστίαση. Η υψηλή κατευθυντικότητα του λέιζερ επιτρέπει στο λέιζερ να μεταδίδεται αποτελεσματικά σε μεγάλες αποστάσεις. Η μονοχρωματικότητα του λέιζερ είναι εξαιρετικά υψηλή και το μήκος κύματος είναι μονό, γεγονός που ευνοεί την εστίαση και την επιλογή μήκους κύματος. Το φως λέιζερ που εκπέμπεται από το λέιζερ μεταδίδεται από την οπτική ίνα στον φακό εστίασης και μετά την εστίαση φτάνει στην επιφάνεια του τεμαχίου προς καθαρισμό από την εσωτερική οπή του ακροφυσίου. Συνήθως χρησιμοποιείται ένα ακροφύσιο, με τη βοήθεια ενός ακροφυσίου μικρού στομίου ομοαξονικό με το λέιζερ για να φυσήξει ένα αέριο υπό πίεση στη ζώνη καθαρισμού. Το αέριο παρέχεται από τη βοηθητική πηγή αερίου και η κύρια λειτουργία του είναι να αποτρέπει τη μόλυνση του φακού από πιτσιλίσματα και καπνό και να καθαρίζει την επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας και να ενισχύει τη θερμική επίδραση του λέιζερ και του υλικού.
Όπως φαίνεται στο σχήμα 1, μετά την απορρόφηση της ενέργειας του λέιζερ, οι ρύποι στην επιφάνεια του αντικειμένου είτε εξατμίζονται και εξατμίζονται είτε θερμαίνονται και διαστέλλονται αμέσως για να ξεπεραστεί η δύναμη προσρόφησης της επιφάνειας στα σωματίδια, ώστε να μπορούν να διαχωριστούν από την επιφάνεια του αντικειμένου, επιτυγχάνοντας έτσι τον σκοπό του καθαρισμού. Προς το παρόν, υπάρχουν κάποιες διαφωνίες σχετικά με τον μηχανισμό του καθαρισμού με λέιζερ, αλλά οι περισσότεροι από τους μηχανισμούς μπορούν εύλογα να εξηγήσουν ορισμένα φαινόμενα στα πειράματα καθαρισμού με λέιζερ, τα οποία γενικά περιλαμβάνουν αποσύνθεση εξάτμισης με λέιζερ, απολέπιση με λέιζερ, θερμική διαστολή σωματιδίων βρωμιάς, δόνηση επιφάνειας υποστρώματος και είναι τέσσερις όψεις της δόνησης των σωματιδίων. Επιπλέον, ο καθαρισμός με λέιζερ είναι συχνά το αποτέλεσμα της ταυτόχρονης δράσης πολλαπλών μηχανισμών.
Εικόνα 1 Αρχή καθαρισμού με λέιζερ
Ο μηχανισμός καθαρισμού με λέιζερ ανάλογα με την πρόσφυση της επιφάνειας και τις θερμοφυσικές παραμέτρους του υποστρώματος ποικίλλουν σε μέγεθος. Όταν η πρόσφυση της επιφάνειας και οι θερμοφυσικές παράμετροι του υλικού του υποστρώματος διαφέρουν σημαντικά, ο μηχανισμός καθαρισμού με λέιζερ περιλαμβάνει: εξάτμιση κατάλυσης, μηχανισμό θερμικής δόνησης και θερμικού σοκ και μηχανισμό ακουστικής θραύσης, όπως βαφή καθαρισμού λέιζερ και ελαστικό στρώμα. Όταν η πρόσφυση της επιφάνειας και οι θερμοφυσικές παράμετροι του υλικού του υποστρώματος δεν διαφέρουν, κυρίως μηχανισμός εξάτμισης με αφαίρεση σε δράση, όπως αφαίρεση σκουριάς με λέιζερ.
Έρευνα δοκιμής καθαρισμού επιφάνειας συγκόλλησης από ανοξείδωτο χάλυβα
Η εταιρεία μου η μακροχρόνια μαζική παραγωγή του αμαξώματος από ανοξείδωτο χάλυβα T4003 του οχήματος και του μεγαλύτερου μέρους του σώματος από ανοξείδωτο χάλυβα, των υλικών από ανοξείδωτο χάλυβα στη συγκόλληση, των τοπικών εξαρτημάτων λόγω του κενού συναρμολόγησης είναι εξαιρετικά κακή, με αποτέλεσμα μεγάλη εισροή θερμότητας, ειδικά όταν Η χρήση μιας λεπτής πλάκας περίπου 3 mm, θα οδηγήσει σε οξείδωση της επιφάνειας κοντά στη συγκόλληση από ανοξείδωτο χάλυβα και την πίσω συγκόλληση, καταστρέφοντας το αρχικό στρώμα παθητικοποίησης του υλικού, έτσι ώστε η αντοχή στη διάβρωση του υλικού να μειωθεί ή ακόμη και να αποτύχει. Ορισμένα προϊόντα με εμφάνιση από ανοξείδωτο χάλυβα δεν απαιτούν βαφή ή βαφή με διαφανές χρώμα βερνίκι, η υπερβολική οξείδωση που προκαλείται από τη διαφορά χρώματος θα επηρεάσει σοβαρά τη συνολική ομορφιά του οχήματος. Η υπερβολική οξείδωση συγκόλλησης από ανοξείδωτο χάλυβα εμφανίζεται κυρίως στην εξωτερική επιφάνεια του σώματος, όπως το πλευρικό τοίχωμα, η κάτω πλάκα πλευρικού τοιχώματος και άλλα μέρη, ειδικά το πλευρικό τοίχωμα και η πλάκα τελικού τοιχώματος (τελικός τοίχος crossband), όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.
Σχήμα 2 Σώμα από ανοξείδωτο χάλυβα εξωτερική επιφάνεια συγκόλλησης θερμότητας ζώνη που επηρεάζεται από υπερβολική οξείδωση
Σύμφωνα με τις συστάσεις του προτύπου AWS D18.2 και του προτύπου AS 1554.6, η επιφάνεια της συγκόλλησης και της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα επιτρέπεται να έχει ανοιχτόχρωμα οξείδια αχύρου και τα δείγματα 1~3 στο σχήμα 3, μπλε, καφέ και μαύρο τα οξείδια δεν πληρούν τις απαιτήσεις. Εκτός από την οξείδωση συγκόλλησης, το σώμα από ανοξείδωτο χάλυβα για την παραγωγή τοπικής σκουριάς ή άλλων ρύπων και άλλα προβλήματα, το έργο σκοπεύει να επαληθεύσει τη χρήση τεχνολογίας καθαρισμού επιφανειών με λέιζερ για να απαλλαγούμε από την υπερβολική οξείδωση και τη σκουριά και άλλες ακαθαρσίες στην επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα και την αντίσταση στη διάβρωση της επεξεργασμένης επιφάνειας μέσω της μεθόδου δοκιμής.
Εικόνα 3 Δείγματα αποχρωματισμού από συγκόλληση ανοξείδωτου χάλυβα και οξείδωση επηρεαζόμενη από θερμότητα (AWS D18.2:2009)
(1) Η διαδικασία δοκιμής επιλέγει φορητή συσκευή καθαρισμού λέιζερ 65 W, μέσω της ρύθμισης παραμέτρων, μπορούν να ληφθούν διαφορετικά εφέ, διαφορετικά αποτελέσματα επεξεργασίας κάτω από διαφορετικές παραμέτρους φαίνονται στο σχήμα 4, μέσω πολλών δοκιμών, προκειμένου να επιτευχθεί η ιδανική κατάσταση επιφάνειας, λογική παράμετρος οι ρυθμίσεις είναι οι εξής:
① Ισχύς λέιζερ: 65W.
② Σημειακή σύμπτωση: 1.2.
③ Πλάτος παλμού: 30~240ns.
④ Ενέργεια παλμού: {{0}}.1~ 0.8mJ, βέλτιστη ενέργεια 0.1~0.2mJ.
Εικόνα 4 Δοκιμή καθαρισμού επιφάνειας δείγματος από ανοξείδωτο χάλυβα
(2) Τα αποτελέσματα της δοκιμής μπόρεσαν να αφαιρέσουν όλο το στρώμα οξειδίου από τη συγκόλληση και τη ζώνη που επηρεάστηκε από τη θερμότητα μετά από επεξεργασία από τη συσκευή καθαρισμού λέιζερ κάτω από τις παραπάνω παραμέτρους, όπως φαίνεται στο Σχήμα 5~Εικόνα 7.
Σχήμα 5 Σύγκριση πριν και μετά τον καθαρισμό των συγκολλήσεων
Εικόνα 6 Σύγκριση πριν και μετά τον μετωπικό καθαρισμό συγκολλήσεων φιλέτου
Εικόνα 7 Σύγκριση πριν και μετά τον καθαρισμό της πίσω πλευράς της συγκόλλησης φιλέτου
Σύμφωνα με την κατάσταση της επεξεργασμένης επιφάνειας στη διαφορά στο ρυθμό απορρόφησης φωτός, ρυθμίζοντας το μήκος κύματος και άλλες παραμέτρους, το λέιζερ μπορεί όχι μόνο να καθαρίσει το στρώμα οξειδίου της μεταλλικής επιφάνειας, αλλά και να καθαρίσει γρήγορα τη σκουριά και τη βαφή της επιφάνειας από ανοξείδωτο χάλυβα (βλ. Εικόνα 8 ~ Εικόνα 9)
Εικόνα 8 Καθαρισμός σκουριάς πάνω πλευράς δοκού
Εικόνα 9 Καθαρισμός βερνικιού
Ο καθαρισμός της επιφάνειας με λέιζερ μπορεί όχι μόνο να αφαιρέσει εντελώς το στρώμα οξειδίου της ζώνης που επηρεάζεται από τη συγκόλληση και τη θερμότητα, αλλά και να σχηματίσει ένα νέο στρώμα παθητικοποίησης για να αποτρέψει ξανά τη σκουριά. Προκειμένου να επαληθευτεί η αντίσταση στη διάβρωση του νέου στρώματος παθητικοποίησης, πραγματοποιήθηκε μια συγκριτική δοκιμή αντοχής στη διάβρωση σε φυσικά και προσομοιωμένα περιβάλλοντα. Η δοκιμή πραγματοποιήθηκε με τοπικό καθαρισμό με λέιζερ δύο δοκιμαστικών πλακών, οι οποίες αποθηκεύτηκαν σε διαφορετικά περιβάλλοντα για ένα χρονικό διάστημα για να παρατηρηθεί η κατάσταση σκουριάς. Η κατάσταση διάβρωσης φαίνεται στο Σχήμα 10: Η πλάκα δοκιμής 1 τοποθετήθηκε σε εξωτερικό ανοιχτό περιβάλλον για 6 μήνες και παρατηρήθηκε ότι υπήρχαν πολλά ίχνη σκουριάς στην ακαθάριστη επιφάνεια, ενώ η επιφάνεια σκουριάστηκε ελαφρά μετά τον καθαρισμό με λέιζερ . Η πλάκα δοκιμής 2 τοποθετήθηκε σε εσωτερικό χώρο σε θερμοκρασία δωματίου για 6 μήνες και παρατηρήθηκε ότι το φυσικό χρώμα οξείδωσης εμφανίστηκε στην ακαθάριστη επιφάνεια και δεν παρατηρήθηκε αποχρωματισμός ή σκουριά στην επιφάνεια μετά τον καθαρισμό με λέιζερ και ήταν ακόμη μεταλλικό.
Εικ. 10 Εικόνα δείγματος πλάκας από ανοξείδωτο χάλυβα μετά από καθαρισμό για 6 μήνες
Η τεχνολογία καθαρισμού επιφανειών με λέιζερ μπορεί να αφαιρέσει γρήγορα το χρώμα οξείδωσης της συγκόλλησης από ανοξείδωτο χάλυβα και της ζώνης που επηρεάζεται από τη θερμότητα, καθώς και το χρώμα και τη σκουριά στην επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα. Η τεχνολογία καθαρισμού επιφανειών με λέιζερ μπορεί να σχηματίσει ένα νέο στρώμα παθητικοποίησης με καλή αντοχή στη διάβρωση. η επιφάνεια από ανοξείδωτο χάλυβα μετά τον καθαρισμό με λέιζερ δεν έχει μεγάλη χρωματική διαφορά με την αρχική επιφάνεια.
Εάν θέλετε να μάθετε περισσότερες πληροφορίες για το MRJ-Laser, επισκεφθείτε:
Μηχανές καθαρισμού λέιζερ:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Μηχανές σήμανσης λέιζερ:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Μηχανές συγκόλλησης με λέιζερ:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
