Από τα εργοστάσια παραγωγής και τα ιατρικά εργαστήρια στις βιομηχανίες κατασκευής αυτοκινήτων, αεροπλοΐας και χάλυβα, το λέιζερ γίνεται η πλέον προτιμώμενη μέθοδος καθαρισμού επιφανειών υλικών.
Παρόλο που η χρήση λέιζερ στις εφαρμογές κοπής, γεώτρησης και συγκόλλησης είναι γνωστή, η τρέχουσα προσαρμογή της στις βιομηχανικές εφαρμογές καθαρισμού είναι σχετικά νέα και ανεξερεύνητη.
Αυτή η τρέχουσα εφαρμογή λέιζερ προήλθε από την ανάγκη για μια μη επικίνδυνη, μη διαβρωτική μέθοδο καθαρισμού που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο σε εφαρμογές όπου χρησιμοποιήθηκαν προηγουμένως χημικές, χειροκίνητες και λειαντικές μεθόδους εκτόξευσης.
Οφέλη από τη χρήση λέιζερ σε εφαρμογές καθαρισμού
Βασικά προβλήματα που παρουσιάζονται με συμβατικές μεθόδους καθαρισμού περιλαμβάνουν αρνητικές περιβαλλοντικές επιπτώσεις και φθορά στο υπόστρωμα. Τα συστήματα εκτριβής με λείανση δημιούργησαν σημαντικές ποσότητες αποβλήτων και κατεστραμμένες λεπτές επιφάνειες, ενώ η χρήση χημικών διαλυτών είχε ως αποτέλεσμα δυνητικά επικίνδυνους ατμούς και υγρά απόβλητα.
Αυτό οδήγησε στην προσαρμογή της τεχνολογίας λέιζερ στις εφαρμογές καθαρισμού επιφανειών. Λόγω των πολλών πλεονεκτημάτων της, ο καθαρισμός με λέιζερ είναι πλέον η αποτελεσματικότερη μέθοδος απομάκρυνσης ανεπιθύμητων υλικών από την επιφάνεια των υλικών.
Επί του παρόντος, υπάρχει ένα ευρύ φάσμα παλμικών συστημάτων καθαρισμού και αποεπένδυσης με λέιζερ που χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές που κυμαίνονται από την αφαίρεση υπολειμμάτων βουλκανισμού από καλούπια ελαστικών και επιφανειών χάραξης με αποκοπή στην απογύμνωση της μόνωσης από τους αγωγούς και την αποχρωματιστική βαφή από ευαίσθητες επιφάνειες.
Μερικά από τα πολλά πλεονεκτήματα της χρήσης λέιζερ στις εφαρμογές καθαρισμού επιφάνειας περιλαμβάνουν:
Αυτοματοποιημένη και ανεξέλεγκτη μέθοδος καθαρισμού
Μειωμένη ποσότητα αποβλήτων
Αυξημένη ασφάλεια
Δεν υπάρχει ανάγκη για χημικά ή μέσα έκρηξης
Μη διαβρωτική και χωρίς επαφή διαδικασία καθαρισμού
Εφαρμογές καθαρισμού με λέιζερ
Προφίλ επιφανειών και αφαίρεση σκουριάς στην κατασκευή χάλυβα. Ο καθαρισμός με λέιζερ είναι επίσης μια αποτελεσματική και αποδοτική μέθοδος για την αφαίρεση της σκωρίας και της κλίμακας από μεταλλικά υλικά. Η σκωρία και η κλίμακα είναι προσμείξεις που σχηματίζονται σε μεταλλικές επιφάνειες ως αποτέλεσμα φυσικών ή τεχνητών διεργασιών. Όταν τα μέταλλα εκτίθενται σε υγρασία, αντιδρούν με νερό για να σχηματίσουν οξείδια σιδήρου, με αποτέλεσμα τη σκουριά. Αυτή η σκουριά υποβαθμίζει την ποιότητα του μετάλλου, καθιστώντας την ακατάλληλη για χρήση σε διάφορες εφαρμογές.
Σχ. 1 Ιστός
(Πηγή: Βιβλιοθήκη εικόνων worldsteel)
Από την άλλη πλευρά, οι κλίμακες σχηματίζονται σε μεταλλικές επιφάνειες ως αποτέλεσμα διαδικασιών θερμικής επεξεργασίας και το οξείδιο τους αποχρωματίζει την μεταλλική επιφάνεια, αποτρέποντας τυχόν επακόλουθες εργασίες φινιρίσματος.
Η αφαίρεση αυτών των ανεπιθύμητων επιφανειακών αποθέσεων απαιτεί την εκτέλεση διαδικασιών αφαλάτωσης για την παροχή ομαλών επιφανειών για διαδικασίες προκατεργασίας και φινιρίσματος όπως ηλεκτρολυτική.
Οι συμβατικές διαδικασίες αφαίρεσης της σκουριάς και αφαλάτωσης περιλαμβάνουν τη χρήση φυσικών μεθόδων όπως συσκευές εκτόξευσης, στίλβωσης, απόξεσης, επιπλέον χτυπήματα και συρμάτινες βούρτσες. Χημικές μέθοδοι όπως αλκαλική αφαλάτωση και όξινη αφαλάτωση (αποσκωρίωση) μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για απομάκρυνση της κλίμακας. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι είναι πολύ λειαντικές και προκαλούν ρύπανση του περιβάλλοντος και βλάβη στο μέταλλο του υποστρώματος.
Για να αποφευχθούν αυτά τα μειονεκτήματα, ο καθαρισμός με λέιζερ έχει γίνει η προτιμώμενη μέθοδος για την απομάκρυνση της σκουριάς και την αφαλάτωση. Η σκουριά / κλίμακα αφαιρείται κατευθύνοντας μια δέσμη λέιζερ με υψηλή ισχύ αιχμής και ρυθμούς επανάληψης στο σκουριασμένο στρώμα.
Το λέιζερ πρέπει να εκτοξεύεται σε σύντομους παλμούς για να αποφευχθεί η βλάβη στο υποστρώμα που έχει υποστεί επεξεργασία. Η σκουριά απορροφά γρήγορα την ενέργεια της δέσμης λέιζερ, με αποτέλεσμα την αύξηση των επιπέδων θερμοκρασίας. Μόλις η θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή, η σκωρία λιώνει και τελικά εξατμίζεται.
Η χρήση των λέιζερ παλμικής ίνας αποτελεί την προτιμώμενη επιλογή, διότι παρέχει μεγαλύτερο έλεγχο της ισχύος, του μήκους κύματος και της διάρκειας των παλμών, επιτρέποντας την εξάτμιση της σκωρίας / της κλίμακας χωρίς καμία ζημιά στο υποκείμενο υλικό.
Η διαδικασία καθαρισμού με λέιζερ μπορεί επίσης να εφαρμοστεί στην διαμόρφωση επιφάνειας. Πριν από την εφαρμογή προστατευτικών επικαλύψεων σε κατασκευασμένα χαλύβδινα μέρη για συντήρηση και προστασία από τη διαβρωτική δράση, οι επιφάνειες τους πρέπει να είναι καθαρές και απαλλαγμένες από όλους τους ρύπους.
Η επιφανειακή διαμόρφωση / προετοιμασία περιλαμβάνει την αφαίρεση όλων των μολυσματικών ουσιών από την επιφάνεια των χαλύβδινων τμημάτων κατά την προετοιμασία για εφαρμογές προστατευτικής επικάλυψης. Αυτά τα ρυπαντικά περιλαμβάνουν στρώματα ελαίου, γράσου, κλίμακας, ενυδατώματος και οξειδίου, εμπορικό αστάρι κλπ. Για οποιεσδήποτε επακόλουθες διεργασίες, οι ράβδοι, τα σύρματα και τα προφίλ πρέπει επίσης να είναι απαλλαγμένα από αυτούς τους μολυντές.
Δεδομένου ότι ο καθαρισμός με λέιζερ ινών χρησιμοποιεί μη διαβρωτική, χωρίς επαφή προσέγγιση χωρίς τη συμμετοχή διαλυτών, χημικών ουσιών ή λειαντικών μέσων, είναι ιδανικό για την επιφανειακή διατομή και την αφαίρεση της σκουριάς / της κλίμακας. Η διαδικασία καθαρισμού μπορεί να διεξαχθεί σε μικρή ή μεγάλη κλίμακα και μπορεί να αυτοματοποιηθεί. Ο καθαρισμός με λέιζερ είναι ένας φιλικός προς το περιβάλλον και οικονομικός τρόπος για την απομάκρυνση της σκουριάς και την προετοιμασία των επιφανειών των προϊόντων χάλυβα έλασης και των κατασκευασμένων χαλύβδινων εξαρτημάτων για προστατευτική επίστρωση
Καθαρισμός συναρμολόγησης ανόδου. Η βιομηχανία τήξης αλουμινίου χρησιμοποιεί μπλοκ άνθρακα ως «θυσιαστές» ανόδους στην παραγωγή πρωτογενούς αλουμινίου. Η ποιότητα της ανόδου έχει αντίκτυπο στις περιβαλλοντικές, οικονομικές και τεχνολογικές πτυχές της παραγωγής αλουμινίου. Ένα μικρό ποσοστό της κυτταρικής ισχύος είναι αφιερωμένο στην υπέρβαση της ηλεκτρικής αντίστασης της προβαμμένης ανόδου.
Fig2 Web
(Πηγή: Flickr)
Η παρουσία βρωμιάς και άλλων ρύπων θα αυξήσει την ηλεκτρική αντίσταση της ανόδου, με αποτέλεσμα την κατανάλωση μεγαλύτερης ισχύος κυψέλης. Η παρουσία ρύπων μειώνει επίσης τη διάρκεια ζωής της ανόδου αυξάνοντας τον ρυθμό κατανάλωσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας τήξης. Από την άποψη της απόδοσης, είναι απαραίτητο να καθαριστούν και να απομακρυνθούν όλοι οι επιφανειακοί ρύποι από τα συγκροτήματα ανόδου πριν χρησιμοποιηθούν σε εργασίες τήξης αλουμινίου.
Επιπλέον, τα συγκροτήματα ανόδου είναι πολύτιμα εργαλεία που μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν, αλλά μόνο μετά από διεξοδική και προσεκτική επεξεργασία των κύριων συστατικών τους - υπό συγκεκριμένες συνθήκες.
Ο καθαρισμός με λέιζερ πληροί τις συγκεκριμένες συνθήκες υπό τις οποίες τα συγκροτήματα ανόδου μπορούν να υποστούν επεξεργασία για επαναχρησιμοποίηση. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στις ακόλουθες εφαρμογές:
Απομάκρυνση υπολειμμάτων από κοκκία άνθρακα
Καθαρισμός των καθόδων
Απομάκρυνση των μολυσματικών ουσιών και των ρύπων από τους δακτυλίους και τις ραβδώσεις
Προετοιμασία κόλλας για μέταλλα. Για να αυξηθεί η σταθερότητα της διαδικασίας, η πρόσφυση επιφάνειας και η καλύτερη ποιότητα ραφής, η επιφάνεια των μεταλλικών υλικών που πρόκειται να ενωθούν πρέπει να προετοιμαστεί πριν από την εφαρμογή των τεχνικών συγκόλλησης και άλλων συνδέσεων.
Χωρίς την απαραίτητη προετοιμασία, οι αρθρώσεις και οι ραφές καθίστανται επιρρεπείς σε υποβάθμιση, αυξημένη φθορά και καταστροφική αστοχία. Ο καθαρισμός με λέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προετοιμασία των επιφανειών πριν συνδεθούν, με αποτέλεσμα την εξαιρετική ποιότητα της πρόσφυσης για βελτιωμένη αντοχή στη διάβρωση και ανθεκτικότητα.
Ο καθαρισμός με λέιζερ είναι κατάλληλος για το παρασκεύασμα κολλητικής συγκόλλησης αφού αφαιρεί οξείδια και άλλες μολυσματικές ουσίες όπως λίπη και οξείδια που μειώνουν την αντοχή των συγκολλητικών δεσμών. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για εφαρμογές που περιλαμβάνουν καμπύλες ή επίπεδες επιφάνειες ή τμήματα με ορισμένους περιορισμούς για πολύπλοκες 3D γεωμετρίες.
Ένα από τα σημαντικότερα οφέλη του καθαρισμού με λέιζερ είναι η ικανότητα ρύθμισης της ισχύος και του μήκους κύματος για την ακριβή τροποποίηση των μετάλλων όπως το μαγνήσιο και το αλουμίνιο που χρησιμοποιούνται για μικροδομή. Διαθέτει επίσης υλικά με πολύ υψηλή αντοχή στα διαβρωτικά στοιχεία, εξασφαλίζοντας σταθερή, μακρόχρονη συγκόλληση.
Τον τελευταίο καιρό, υπάρχει αυξημένη χρήση συγκολλητικών δεσμών σε εφαρμογές δομικής σχεδίασης αντί των συμβατικών τεχνικών σύνδεσης όπως είναι η συγκόλληση και η συγκόλληση. Αυτό αποδίδεται στα πολλά πλεονεκτήματα της κόλλας συγκόλλησης έναντι των συμβατικών τεχνικών.
Αυτά τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν την ομοιόμορφη κατανομή τάσεων, τη μείωση της διάβρωσης, τον φωτισμό της δομής, την εξασθένιση των κραδασμών και την ακουστική μόνωση. Ωστόσο, αυτά τα οφέλη μπορούν να επιτευχθούν μόνο εάν οι επιφάνειες που πρόκειται να συνδεθούν προετοιμαστούν, απολιπανθούν και καθαριστούν προσεκτικά.
Ο καθαρισμός με λέιζερ είναι ιδανικός για τέτοιες εφαρμογές, καθώς αφαιρεί προσεκτικά έλαια, σκουριά, προστατευτικά επιχρίσματα και άλλους ρύπους που προέρχονται από τη μεταφορά χωρίς να βλάπτουν το υποκείμενο υπόστρωμα.
Προεπεξεργασία για συγκόλληση και συγκόλληση. Ο καθαρισμός με λέιζερ έχει επίσης αποδειχθεί αποτελεσματικός σε εφαρμογές προεπεξεργασίας για συγκόλληση και συγκόλληση. Προτού χρησιμοποιηθούν υλικά αλουμινίου και χάλυβα για συγκόλληση στη ναυπηγική βιομηχανία, στην κατασκευή εργαλείων ακριβείας, στην αυτοκινητοβιομηχανία και σε άλλες συναφείς βιομηχανίες, πρέπει πρώτα να προετοιμαστούν οι επιφάνειές τους.
Το παρασκεύασμα συγκόλλησης με λέιζερ είναι μία από τις πολλές εφαρμογές καθαρισμού με λέιζερ και βοηθά στην απομάκρυνση σιδηρούχων και μη σιδηρούχων μετάλλων, λιπαντικών και άλλων ρύπων από επιφάνειες μετάλλου και αλουμινίου για την προετοιμασία συγκολλήσεων υψηλής ποιότητας. Εξασφαλίζει επίσης ομαλές και χωρίς πόρους συγκολλημένες ραφές.
Όταν χρησιμοποιείται σε διαδικασίες προεπεξεργασίας για συγκόλληση και συγκόλληση, ο καθαρισμός με λέιζερ κάνει τα εξής:
Απαραίτητη αφαίρεση των στρώσεων εκτύπωσης, ένυδρων και οξειδίων
Αποστειρώστε και απενεργοποιήστε το λάδι
Εκτός από την προετοιμασία συγκόλλησης και συγκόλλησης, τα λέιζερ μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την απομάκρυνση υπολειμμάτων συγκόλλησης, όπως υπολείμματα ροής και οξειδίων, καθώς και θερμικοί λεκέδες από τελειωμένους συνδέσμους συγκόλλησης. Αυτή η μέθοδος καθαρισμού είναι ιδιαίτερα ευεργετική για τμήματα από ανοξείδωτο χάλυβα, αφού το φως λέιζερ αναστέλλει τα όρια των κόκκων, διασφαλίζοντας ότι οι ραφές συγκολλήσεων παθητικοποιούνται - αυξάνοντας έτσι την αντοχή στη διάβρωση.
Τα πλεονεκτήματα της χρήσης του καθαρισμού με λέιζερ σε εφαρμογές συγκόλλησης και συγκόλλησης πριν από τη συγκόλληση περιλαμβάνουν:
Ρυθμιζόμενα μήκη κύματος και ισχύς για ακριβή επεξεργασία των επιφανειών σύνδεσης σε ένα ευρύ φάσμα πάχους υλικού
Δεν υπάρχει ζημιά στο υποκείμενο υπόστρωμα -δηλαδή στα γαλβανισμένα στρώματα του χάλυβα
Μερική κατάκλιση. Ο καθαρισμός με λέιζερ είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικός σε εφαρμογές που απαιτούν τη μερική αφαίρεση χρωμάτων ή επικαλύψεων από τελικές επιφάνειες. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε σχεδόν όλους τους τύπους επιφανειών, είτε χημικώς ανοδιωμένο, οξειδωμένο είτε οργανικό. Ο καθαρισμός με λέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποκόλληση των ηλιακών συλλεκτών και για την αφαίρεση των χρωμάτων στις αυτοκινητοβιομηχανίες και την αεροδιαστημική βιομηχανία, διατηρώντας ταυτόχρονα την ακεραιότητα της ουσίας των ασταριών.
Στις εφαρμογές απόπλυσης, προτιμούνται οι λέιζερ με ίνες. Αποφεύγουν την ανάγκη κάλυψης με την ακριβή αφαίρεση του στρώματος επικάλυψης στην καθορισμένη περιοχή, εξαλείφοντας έτσι μερικές από τις προκλήσεις που είναι εγγενείς σε εφαρμογές μερικής απο-επικάλυψης. Τα λέιζερ μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε:
Ακριβής επεξεργασία για λειτουργικές και σχεδιαστικές επιφάνειες
Δημιουργία κλωβών Faraday και επαφές για τη συνέχεια της βιομηχανίας αεροδιαστημικής
Μερική αφαίρεση χρωμάτων για ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα
Δημιουργήστε σημεία σύνδεσης για καλωδιακές συνδέσεις
Επίστρωση ταινιών στην ηλεκτρονική και την αυτοκινητοβιομηχανία
Ο καθαρισμός με λέιζερ είναι εξαιρετικά αποτελεσματικός σε καταστάσεις όπου οι κρίσιμες ραφές συγκόλλησης σε βαμμένες κατασκευές / μέρη πρέπει να απολυμαίνονται για σκοπούς επιθεώρησης. Το λέιζερ αφαιρεί τις επικαλύψεις χωρίς την ανάγκη για εργαλεία χειρός ή ηλεκτρικά, λειαντικά ή χημικά που μπορούν να κρύψουν τις προβληματικές περιοχές και να προκαλέσουν περαιτέρω ζημιά στην επιφάνεια.
Επιλεκτική απομάκρυνση χρωμάτων. Η επιλεκτική αφαίρεση χρωμάτων αντιπροσωπεύει μία από τις πολλές εφαρμογές καθαρισμού με λέιζερ. Στην αυτοκινητοβιομηχανία και την αεροδιαστημική βιομηχανία, είναι μερικές φορές απαραίτητο να αφαιρεθεί η κορυφαία στρώση του χρώματος ενώ διατηρείται το αστάρι. Αυτό συμβαίνει συχνά όταν οι επάνω επιχρισμένες επικαλύψεις στα οχήματα πρέπει να απομακρύνονται καλά πριν από την εφαρμογή ενός νέου χρώματος.
