Valymas lazeriu ir paviršiaus tekstūra: pramoninis pritaikymas, pranašumai ir ateities tendencijos

Be lazerinės technologijos šiandieniniai pasiekimai tikslaus lakštinio metalo gamyboje būtų neįmanomi. Pjovimas lazeriu dabar paplitęs visur, o suvirinimas lazeriu -nesvarbu, automatizuotas ar rankinis-, sparčiai plinta. Tačiau lazeriai neapsiriboja pjovimu ir suvirinimu; jie taip pat gali atlikti valymą.

Nors valymo lazeriu technologija dar nebuvo plačiai pritaikyta, ji jau įsitvirtino tokiose srityse kaip dažų šalinimas ir rūdžių šalinimas, ypač specializuotuose valymo procesuose tokiose pramonės šakose kaip aviacija ir automobiliai. Dauguma lazerinio valymo įrenginių naudoja skenuojančius optinius komponentus, kurie gali judinti lazerio spindulį kelių metrų per sekundę greičiu, projektuodami jį ant norimos formos (pvz., apskrito ar stačiakampio) paviršių.

Valymas lazeriuapima daugybę skirtingų procesų, pirmiausia suskirstytų į dvi kategorijas. Vienas iš jų apima paviršiaus teršalų pašalinimą, o kitas apima paviršiaus „graviravimą“ arba „tekstūravimą“, kad atitiktų specifinius dangų, klijų klijavimo ar kitų pritaikymų reikalavimus. Nors teršalų šalinimas (vadinamas „valymu“) ir tekstūravimas lazeriu gali naudoti panašią ar net identišką įrangą, šie du procesai iš esmės skiriasi, todėl gamintojai pasirenka atitinkamą kategoriją pagal savo specifinius poreikius.

Valymo lazeriu esmė yra paviršiaus teršalų, tokių kaip rūdys ir nepageidaujami dažai, pašalinimas. Įrangoje paprastai yra dūmų ištraukimo sistema, skirta užfiksuoti lazeriu pašalintus teršalus. Kai kuriose svarbiose aviacijos ir kosmoso srityse, pavyzdžiui, valant titaną, reikalingos apsauginės dujos, kad būtų išvengta oksidų susidarymo.

Daugelyje įprastų pritaikymų lazeriai veikia pašalindami paviršiaus teršalus. Abliacija (tiesioginis kietos medžiagos pavertimas dujomis) yra efektyviausias, kai teršalo abliacijos slenkstis yra žymiai mažesnis nei netauriojo metalo, todėl lazeris gali išgarinti teršalus nepažeidžiant metalo paviršiaus.

Lazerio tiekiama energija atlieka valymo operacijas įvairiais būdais, priklausomai nuo pašalinamos medžiagos. Pavyzdžiui, kartais lazeris sukuria šiluminio šoko efektą ant paviršiaus, todėl paviršiaus šiukšlės, tokios kaip rūdys, „atsikrato“ dėl teršalo ir netauriojo metalo šiluminio plėtimosi koeficientų skirtumų. Kitais atvejais lazerio šiluma nudegina šalinamą medžiagą-paprastai dažus ar kitas organines dangas.

Alyvos dėmės yra skaidrios lazerio šviesai, todėl jų negalima pašalinti abliacija ar terminiu šoku. Tokiais atvejais lazeris „užverda“ tam tikras aliejaus dalis. Tiksliau, lazeris įkaitina nedidelį plotą ant metalinio paviršiaus, todėl alyvos lašeliai iš paviršiaus iššoka į orą, kur dūmų ištraukimo sistema juos užfiksuoja. "Šiose programose dūmų ištraukimo sistema yra tokia pat svarbi kaip ir pats lazeris."

Lazeriai užtikrina tikslumą, neprilygstamą kitiems įrankiams. Galima reguliuoti lazerio galią, impulso trukmę ir spindulio profilį, todėl procesas gali pašalinti tik nurodytas sritis, nepažeidžiant aplinkinių regionų. Kaip ir valant lazeriu,-kai netaurieji metalai lieka nepakitę pašalinant teršalus,-lazerinis tekstūravimas taip pat gali būti atliekamas tiksliai kontroliuojant.

Šių procesų metu lazerio spindulys paprastai yra Gauso spindulys, kurio centre sutelkta didelė energija. Lazeris pašalina metalo sluoksnį, todėl po jo esantis metalas akimirksniu pasikeičia{1}}iš kieto į skystą ir vėl į kietą. Šiame procese paprastai naudojami vienmodžiai lazeriai, kurie gali sukurti itin mažas židinio vietas ir taip sukurti labai tikslias paviršiaus tekstūras.

Šį procesą galima prilyginti pūtimo operacijai, kai kiekvienos abrazyvinės dalelės dydis yra tiksliai kontroliuojamas-nors lazerinis tekstūravimas veikia visiškai kitaip: paviršius apdorojamas naudojant lazerio šilumą, o ne fizinį abrazyvinių dalelių poveikį.

Kai kuriose metalo gamybos srityse lazerinis tekstūravimas gali tiksliai nupiešti paviršius, kad pakeistų jų savybes,{0}}pavyzdžiui, paviršius tampa hidrofobinis. Šios tikslios tekstūravimo programos paprastai naudoja lazerius, kurių impulsų trukmė yra labai trumpa, paprastai matuojama pikosekundėmis arba femtosekundėmis. Daugelis kitų tekstūravimo priemonių yra naudojamos metaliniams paviršiams paruošti dangoms, nereikalaujant abrazyvinių dalelių ar cheminių valymo priemonių.

Automatinis valymas lazeriu tampa vis labiau paplitęs mažai{0}}mišriose ir didelės apimties{1}}aplinkose. Pavyzdžiui, akumuliatoriaus suvirinimo valymas yra įprastas pritaikymas. "Šios sistemos apdoroja milijonus dalių, suvirindamos kelis komponentus per sekundę ir valydamos jų paviršius."

Tepalų pašalinimas po štampavimo yra dar vienas sparčiai populiarėjantis pritaikymas. Anksčiau šios operacijos buvo atliekamos naudojant didelio masto{1}}valymo linijas, skirtas štampuotoms dalims paruošti dengimui, naudojant didelius vandens kiekius,-kuris lengvai užteršiamas metalu ir kitomis šiukšlėmis, todėl gydymas buvo sudėtingas ir brangus.

Klijų paruošimas yra kita svarbi taikymo sritis, ypač tekstūravimas lazeriu. Kai kuriais atvejais korpusus gali tekti surinkti naudojant specialius klijus, kurie dera prie tam tikros tekstūros ar raštų paviršių. Stabdžių trinkelių gamyboje naudojama panaši technologija: prieš dedant stabdžių trinkeles lazeriai tekstūruoja metalinį paviršių.

Lazerinio suvirinimo greičio ir kokybės pranašumai yra gerai žinomi, todėl jis vis dažniau pasirodo dirbtuvėse. Taigi, ar lazerinis tekstūravimas gali pakeisti smėliavimą?

Automatizuota įranga gerai veikia esant didelės-tūrio, mažos-mišrios scenarijus-ypač paprastų geometrinių formų dalims. Tačiau, kai dalys tampa vis sudėtingesnės, o dalių rinkiniai didėja, automatizavimo sunkumai taip pat didėja. Tai susiję su lazerinio tekstūravimo pobūdžiu: idealiu atveju lazerio spindulys turėtų būti statmenas metalo paviršiui{5}}arba kuo arčiau statmeno.

Valymas lazeriu ir tekstūravimas netinka visoms situacijoms; jų pritaikymas priklauso nuo šalinamo teršalo tipo ir paviršiaus apdorojimo reikalavimų. Pavyzdžiui, lazeriai nėra itin veiksmingi pašalinant storus oksido sluoksnius nuo karštai -valcuotų plieno plokščių-, ypač automatizuotose aplinkose, kurioms reikalingas didelis pralaidumas.

Nepaisant to, valymas lazeriu ir tekstūravimas vis dar rodo didžiulį potencialą, ypač pramonės šakose, kuriose sunku rasti kvalifikuotų darbuotojų. Smėliavimas ir cheminiai valikliai dažnai daro darbo aplinką ne tokia idealią.

Pakeitus visas abrazyvines terpes ir chemines medžiagas lazeriais{0}}taikant tinkamus saugos protokolus (įskaitant asmenines apsaugos priemones, lazerio saugos priemones ir blokuotus gaubtus tinkamu lazeriniu-saugiu stiklu)-, gamyklos dirbtuvės gali tapti švaresnėmis ir patrauklesnėmis darbo vietomis. Pramonei, kuri nuolat ieško naujų būdų pritraukti darbuotojų, geresnės darbo aplinkos kūrimas neabejotinai yra gera idėja.