Оборудование для лазерной очистки металла от ржавчины – разновидности и особенности

Процесс и принципы лазерной очистки

Усиление света за счет стимулированного излучения (лазерных) систем очистки удобно для производителей в автомобильной и аэрокосмической промышленности.

Принципы превосходны для различных приложений, поскольку они включают выделение тепла, что приводит к абляции материала. Обычно предмет поглощает тепло лазерного очистителя, удаляя нежелательные загрязнения, оставляя поверхность гладкой и чистой.

Что такое лазерная чистка и как она работает?

Лазерная чистка является признанным методом удаления углеводородных загрязнений с металлических поверхностей. Это лучший способ испарить примеси из твердого предмета с помощью мощных лучей.

Этот процесс представляет собой неабразивный, бесконтактный, экономичный и эффективный метод очистки. Он воспроизводим, экологичен и обеспечивает высокую точность без повреждения поверхности материала.

Лазерная очистка работает путем передачи импульсов лазерного света наносекундной длины к поверхности. Когда загрязняющие вещества взаимодействуют со световыми лучами, они контролируемым образом испаряются и превращаются в пары и пыль.

Роль мощности, длины волны и выхода в лазерной очистке

При очистке поверхностей материала длина волны, мощность и выходная мощность играют важную роль для пользователей лазера.

Мощность лазера определяет количество подаваемой энергии и эффективность удаления загрязнений с поверхности предмета. Длина волны оборудования определяет, какие загрязняющие вещества следует удалять, поскольку различные материалы требуют отдельных требований для эффективной очистки.

Выходная мощность лазера определяет количество энергии, подаваемой в единицу времени, что часто влияет на эффективность и скорость процесса очистки.

Эти факторы определяют эффективность процесса лазерной очистки, работая вместе. Рассмотрите возможность их тщательной калибровки для достижения оптимальных результатов.

Ремонт лазеров

Ремонт лазерного оборудования возможен исключительно на профессиональном уровне и при наличии уникального опыта. Даже наиболее качественная техника периодически требует ремонта. Чаще всего в сервисные центры обращаются по таким причинам:

• Прибор не получается включить.
• Не отзывается при изменениях параметров.
• Цифровой монитор не действует.
• Корпус усиленно нагревается.
• Нет активации лазера внешним источником звука.
• Причиной плохой работы стало механическое повреждение.

Обратите внимание! В Москве имеется много качественных сервисных центров, которые специализируются на ремонте лазерного оборудования любого уровня сложности. Они могут произвести оперативную диагностику прибора, составить смету на ремонт и выявить наиболее вероятные повреждения. В наличии у них всегда можно найти подходящие запчасти, осуществляют доставку светового оборудования как для ремонта, так и возвращения к работе

Кроме того, квалифицированные работники проведут все необходимые консультации, а также посоветовать примерный план действий

В наличии у них всегда можно найти подходящие запчасти, осуществляют доставку светового оборудования как для ремонта, так и возвращения к работе. Кроме того, квалифицированные работники проведут все необходимые консультации, а также посоветовать примерный план действий.

Длительное функционирование лазера зависит от того, насколько правильно подобраны настройки и как часто проводится профилактика

Важно смазывать подвижные части, заменять лампочки и другие элементы. Доверять ремонтные работы следует профессионалам с соответствующим опытом работы. Иначе, попытка экономии приведет к преждевременному выходу лазера из строя

Иначе, попытка экономии приведет к преждевременному выходу лазера из строя.

Лазерное оборудование требует внимательности и осторожности, в том числе нельзя касаться к нему ладонью, волосами и другими частями тела без защиты. Установка для лазерной очистки поверхности имеет много вариаций в зависимости от размеров, мощности, предназначения и других характеристик

Также важно учитывать, для каких именно целей планируется использовать лазер. Он способен удалять ржавчину как с небольших, так и крупных по площади поверхностей. Именно лазерный способ удаления ржавчины считается самым эффективным, в том числе по временным затратам

Хороший лазер для удаления ржавчины будет прилично стоить, цена зависит от производителя. Правильный выбор устройства обеспечит эффективное удаление ржавчины с различных поверхностей и долгий период эксплуатации во всех условиях

Именно лазерный способ удаления ржавчины считается самым эффективным, в том числе по временным затратам. Хороший лазер для удаления ржавчины будет прилично стоить, цена зависит от производителя. Правильный выбор устройства обеспечит эффективное удаление ржавчины с различных поверхностей и долгий период эксплуатации во всех условиях.

https://youtube.com/watch?v=SX0t57oWgl4

Устраняет более 20 видов загрязнений

Оборудование для удаления ржавчины

Наиболее востребованный портативный вариант включает в себя два отдельных модуля — ранец с источником питания и лазерную головку со шламоприёмником, которые соединяются между собой оптоволоконным кабелем. В комплект входит также устройство для контрольного видеонаблюдения за процессом.

Установки лазерной очистки действуют в следующей последовательности:

• При включении происходит сканирование поверхности с целью выявления глубины и характера ржавчины, Это выполняется коротким по длительности лазерным импульсом сравнительно небольшой мощности;
• После сканирования на очищаемую поверхность направляется лазерный поток мощностью, оптимальной для размерного испарения вещества (впрочем, мощность регулируется, и пользователь может устанавливать для очистки ржавчины и иной режим обработки);
• Остатки разрушенного и отделённого от основного металла окисной плёнки (которая не попала в центр светофокусированного пучка) захватываются в специальную ёмкость;
• Процесс обработки прекращается автоматически, по достижению состояния поверхности, при которой направляемый на неё фотонный поток начинает отражаться , т.е., свободной от окислов.

Мощность установок для очистки металла рассматриваемым способом зависит от целей их применения. Например, лазер для удаления ржавчины со сравнительно небольших площадей (так называемый «лазерный рюкзак») имеет мощность в пределах 12…20 Вт, и питается от аккумуляторных батарей. Более мощные — до 1000 Вт — устройства также компактны, но запитываются от стационарной электросети 220 В. Они снабжаются световодным кабелем длиной до 10 м. Выпускаются и стационарные системы портального типа, с кабелями длиной до 50 м, которые предназначены для очистки особо больших металлических поверхностей.

Основные технологические показатели установок портативного исполнения

Преимуществами лазера как удалителя ржавчины являются:

1. Отсутствие вредных экологических выбросов.
2. Отсутствие шума при работе.
3. Высокие эффективность и качество очистки.
4. Возможность использования при обработке комбинированных покрытий, причём не только из разных металлов, но и на соединениях стали с другими материалами (например, инкрустаций, стальных пластин-накладок на кожаные изделия и т.д.).
5. Простота настройки и использования.
6. Отсутствие потребности в расходных материалах.

Производительность способа поражает

Бытует мнение об опасности для операторов, которые эксплуатирует рассмотренное оборудование. Однако это не так. Излучение носит строго направленный характер, и воздействует только на обрабатываемую поверхность. От избыточного светового потока работающего защищают специальные очки, а при дистанционной обработке контроль за ходом процесса производится при помощи системы видеонаблюдения.

Поиск записей с помощью фильтра:

Возможное изменение механических свойств материала

Лазерная очистка металла может привести к нежелательному изменению механических свойств материала. При облучении лазерным излучением происходит интенсивная термическая обработка поверхности, что может привести к изменению структуры и свойств материала.

Одним из негативных факторов является повышение твердости материала после лазерной очистки. Это может привести к увеличению его хрупкости и ухудшению его ударных свойств. Также возможно появление микротрещин и деформаций, которые могут снизить прочность материала и его способность к деформации без разрушения.

Ещё одним аспектом, который следует учитывать, является возможное изменение поверхностных свойств материала, таких как шероховатость и неровность. Лазерная очистка может повлечь за собой образование резких канавок и нарушение микрогеометрии поверхности, что может отрицательно сказаться на взаимодействии металла с другими материалами или средами.

Важно учитывать, что изменение механических свойств материала при лазерной очистке может быть непредсказуемым и зависит от множества факторов, таких как тип металла, его состояние, параметры используемого лазера и процесса очистки. Поэтому перед применением лазерной очистки необходимо провести тщательное исследование влияния данного процесса на свойства конкретного материала

Оборудование

В продаже встречается самое различное оборудование.

Наиболее распространенный лазер для удаления ржавчины представлен сочетанием двух модулей: один является источником питания, второй – лазерная головка.

В некоторых случаях в комплект поставки включается устройство видеонаблюдения, которое позволяет удаленно контролировать процесс.

Лазерная установка действует следующим образом:

1. На момент включения устройства оно сканирует поверхность для проверки наличия очагов ржавчины. При этом современные технологии позволяют определить глубину и характер повреждения. Тестирование проводит лазерный луч малой мощности.
2. После того как было прекращено тестирование изделия устройство само выбирает мощность луча. Кроме этого, подобный параметр можно настроить в ручную. Этого показателя должно быть достаточно для того, чтобы ржавчина испарилась.

Современное оборудование способно в автоматическом режиме определять полное очищение металла от различных загрязняющих веществ, после чего останавливать процесс обработки. Мощность установки может варьировать в большом диапазоне, к примеру, у недорогих установок показатель 12-20 Вт. Мощные модели для профессионального применения имеют показатель мощности около 1000 Вт.

Особенности очистки лазером

Для поверхностной очистки чаще всего используют лазерное излучение с длиной волны 1060—1070 (нм). Такая длина волны характерна для волоконных лазерных излучателей. Подавляющее большинство лазерных очистителей используют лазерную головку волоконного типа.

Лазерные очистители с волоконной головкой отличаются высокой стабильностью и надежностью. Они слабо греются и не требуют практически никакого сервисного обслуживания.

За один проход лазерный очиститель позволяет испарить поверхностный слой толщиной от 1 до 50-70 (мкм).

Глубина очистки зависит от рабочих параметров лазера, таких как частота излучения и мощность лазерной головки.

Лазерная очистка актуальна для широчайшего спектра материалов. Лазером можно чистить:

1. Любые металлы, от титана, стали и чугуна до серебра и золота
2. Резину и пластик
3. Древесину
4. Камень
5. Стекло и керамику
6. и пр.

Лазерная очистка особенно актуальна при обслуживании ювелирных украшений и прецизионного инструмента.

Лазерному излучению под силу легко и быстро снять анодированный поверхностный слой. Такой очиститель эффективно уберет и старую краску с лаком.

Сегодня лазерная очистка все чаще и чаще применяется на СТО и в ремонтных мастерских. Лазером удобно чистить клапанный узел и поршневую группу от подгоревшего масла и сажи. Благодаря лазерной очистке можно быстро и легко удалить остатки старых уплотнительных элементов и герметика.

В лазерных очистителях продвинутого типа используется сканирующий луч, позволяющий автоматически настраивать интенсивность излучения лазера, зависимо от толщины загрязняющего слоя.

Какие приборы используют?

Для удаления ржавчины используют автоматизированные приборы. Они выполняют свою функцию практически самостоятельно. От человека требуется минимальное приложение усилий. Различают приборы по типу конструкции, по мощности и особенностям управления.

Виды лазеров, в зависимости от их мощности:

1. От 12 до 20 Вт. Это установки малой мощности, которые питаются от аккумулятора.

2. От 100 до 400 Вт. Это компактные портативные системы, применяемые для удаления окислов с изделий средних размеров.
3. До 1000 Вт. Это мощные приборы, которые чаще всего являются стационарными. Рабочая способность таких лазеров достигает 100 000 часов. Только спустя это время может потребоваться замена головки. После установки новой детали устройство можно эксплуатировать дальше.

Для личных нужд и для малых предприятий чаще всего приобретают портативные установки, которые имеют компактные размеры и управляются вручную.

Одной из наиболее удобных моделей является лазер-ранец. Он имеет небольшие размеры и малый вес, благодаря чему человек получает возможность быстро и без каких-либо неудобств обрабатывать габаритные и небольшие объекты. Такие приборы применимы как в условиях производства, так и вне него.

Когда требуется лазер повышенной мощности, лучше приобрести стойку со встроенной системой фильтрации воздуха.

На крупных заводах используют масштабные стационарные приборы, которые синхронизированы с компьютером.

Обзор лазера-ранца в видео:

Очистка металла от ржавчины при помощи лазера

Лазерное удаление ржавчины основано на принципах взаимодействия металла с мощным лазерным лучом. Как это происходит и какое оборудование используют — далее.

При длительном соприкосновении поверхности обычной стали с воздухом или любой другой коррозионно-активной средой на его поверхности постепенно образуется слой окиси железа. Это не только портит внешний вид изделия, но и провоцирует его дальнейшее ржавление. Наиболее популярны химические методы очистки металлических поверхностей от ржавчины. Но, как утверждается, «не хлебом единым»…

Технология лазерной очистки

Лазерное удаление ржавчины (система CleanLaser) базируется на известных физических принципах взаимодействия металла с особо мощным световым излучением, каким и является лазерный луч. В соответствии с ними чистые металлы лазерное излучение отражают, а соединения с более сложным химическим составом — наоборот, поглощают. К числу последних относится не только ржавчина (как известно, она представляет собой смесь трёх оксидов железа), но и различные загрязнения, плёнки гидридов и т.д.

При поглощении поверхностью лазерного луча может происходить один из трёх процессов:

1. Нагрев без фазовых превращений, когда бомбардируемый направленным фотонным пучком слой размягчается и отшелушивается.
2. Нагрев с последующим расплавлением.
3. Нагрев с дальнейшим испарением материала поверхности.

Таким образом, теоретически возможны две технологии использования лазера против ржавчины — условно «мягкий» режим, в результате которого поверхностный слой отделится от стальной основы в виде чешуек (затем удаляемых механически), либо «жёсткий» режим, при реализации которого ржавчина с обрабатываемой поверхности просто испаряется.

Температура плавления ржавчины (в зависимости от её состава) находится в пределах 1580…1640 0 С, т.е., выше температуры плавления стали. Для достижения указанных температур плотность тепловой мощности в зоне действия лазерного луча должна быть не ниже 10 6 Вт/см 2 , а диаметр ионно-фотонного пучка — не более 100 микрон. В этом случае возможно эффективное удаление окисной плёнки толщиной 50…75 микрон, чего вполне достаточно для снятия слоя ржавчины.

Повышению эффективности удаления ржавчины лазером способствует также и то, что в центре концентрированного светового луча активизируются и сопутствующие процессы — ударные волны и чрезвычайно высокие температурные перепады. Они ускоряют процессы отделения и разрушения окислов.

Оборудование для удаления ржавчины

Установки лазерной очистки действуют в следующей последовательности:

• При включении происходит сканирование поверхности с целью выявления глубины и характера ржавчины, Это выполняется коротким по длительности лазерным импульсом сравнительно небольшой мощности;
• После сканирования на очищаемую поверхность направляется лазерный поток мощностью, оптимальной для размерного испарения вещества (впрочем, мощность регулируется, и пользователь может устанавливать для очистки ржавчины и иной режим обработки);
• Остатки разрушенного и отделённого от основного металла окисной плёнки (которая не попала в центр светофокусированного пучка) захватываются в специальную ёмкость;
• Процесс обработки прекращается автоматически, по достижению состояния поверхности, при которой направляемый на неё фотонный поток начинает отражаться , т.е., свободной от окислов.

Преимуществами лазера как удалителя ржавчины являются:

1. Отсутствие вредных экологических выбросов.
2. Отсутствие шума при работе.
3. Высокие эффективность и качество очистки.
4. Возможность использования при обработке комбинированных покрытий, причём не только из разных металлов, но и на соединениях стали с другими материалами (например, инкрустаций, стальных пластин-накладок на кожаные изделия и т.д.).
5. Простота настройки и использования.
6. Отсутствие потребности в расходных материалах.

Бытует мнение об опасности для операторов, которые эксплуатирует рассмотренное оборудование. Однако это не так. Излучение носит строго направленный характер, и воздействует только на обрабатываемую поверхность. От избыточного светового потока работающего защищают специальные очки, а при дистанционной обработке контроль за ходом процесса производится при помощи системы видеонаблюдения.

Преимущества метода

С помощью малых установок, которые работают на аккумуляторе, можно провести процедуру удаления ржавых явлений с металлической поверхности самостоятельно.

Ниже будут описаны еще плюсы такого способа по сравнению с преобразователями, механическим вариантом и так далее:

1. Нет вредных испарения, безопасная работа.
2. Человек не взаимодействует с рабочим основанием.
3. Высокое качество удаления.
4. Бесшумная работа станков.
5. Быстрота обработки оснований.
6. Легко настраивать и регулировать станки.
7. Отключение в автоматическом режиме лазера после окончания процедуры.
8. Можно работать с разными типами металлической поверхности.
9. Не нужно покупать расходники.
10. Материал не повреждается, слой снимается одинаково.

Применение лазерной очистки

Применяют лазерную установку, в основном, для очистки металла от слоев ржавчины и краски, а также для обезжиривания перед сваркой, обработки сварочных швов. Кроме того, лазерной системой очищают пластиковые и резиновые литейные формы, обезжиривают поверхности в пищевой промышленности, удаляют сажу, лаковые, полиамидные покрытия и т.д.

Пользовались лазерным удалителем ржавчины?

Да Нет

Очистка от ржавчины

Лазерная очистка от ржавчины выполняется за счет отражательных свойств металла, как это было описано выше. Включает в себя 3 этапа:

• нагревание слоя окиси;
• расплавление;
• разрушение и испарение.

Исходя из поочередности воздействия, лазерный удалитель слоя ржавчины с металла, можно настроить на 2 режима работы:

• облегченный — отслаивание ржавчины и удаление ее системой фильтрации;
• глубокий — расплавление и испарение ржавчины.

При этом толщина слоя ржавчины не имеет значения и не влияет на конечный результат. Лазерная система одинаково хорошо справляется на гладких и рифленых поверхностях металла, на простых деталях и имеющих углубления.

Очистка сварочного шва

Состоит из 2 этапов:

1. Предварительная обработка металла. Сюда входит: лазерная очистка металла от грязи, ржавчины, оксидных пленок. Это необходимо для обеспечения хорошего сцепления при сварном соединении деталей.
2. Постобработка. Очистка оксидной пленки (цвета побежалости) с металла, образовавшейся после сварочных работ. Точность применения лазера, позволяет обработать только околошовную часть, не захватывая не предназначенные для чистки зоны. Сварочный шов, в процессе работы, не меняет форму.

Лазерный способ очистки сварочного шва экономичный и быстрый, в отличие от механического и химического. И если абразивный метод более бюджетный, то средства, которые теряются во время простоя оборудования, превышают разницу в цене лазерной очистки.

Очистка от нагара

Очистка металла от нагара, как и от другой органики, лазерным прибором — довольно простая задача. Принцип работы такой же как и при очищении металла от ржавчины:

• лазерный луч поглощается загрязненным слоем;
• нагар нагревается, расплавляется и отстает от основания;
• разрушается и испаряется.

Очистке могут быть подвержены любые изделия из металла: от сковороды до поршней двигателя автомобиля. Метод довольно деликатный, что позволяет обрабатывать любые металлы, так как они практически не подвергаются термической нагрузке.

Узнайте, как почистить системный блок и монитор компьютера.

Удаление оксидной пленки

Оксидная пленка — образование на металлической поверхности вследствие нагрева или действия кислорода. Сама по себе она никак не угрожает металлу, но при сварке или покрытии ЛКМ может нарушить сцепление. Поэтому, подготавливая металл, необходимо удалить оксидную пленку с помощью лазерной системы. Процедура проводится идентично очистке от ржавчины.

Послойное удаление ЛКМ

Для лазерной очистки металла от лакокрасочного покрытия слой за слоем, нужно подобрать оптическую линзу, мощность излучения и скорость сканирования. Все это позволяет сделать программное обеспечение оборудования. Настроить нужные параметры можно вручную или автоматически. При этом лазерная система самостоятельно их подбирает после тестового излучения на очищаемую поверхность металла.

Деликатное обезжиривание

Обезжиривание металла производят в процессе подготовки его к покраске.

Очистку жирового слоя с металла можно произвести механическим или химическим способами, но это занимает много времени и дополнительные растраты на чистящие растворы. Также, при регулярном химическом обезжиривании, может повредиться поверхность металла.

Использовать аппарат для лазерной очистки металла от жира более выгодно и безопасно. Лазерная система обеспечит быстрое и деликатное обезжиривание, без повреждения структуры металла.

Виды систем удаления ржавчины

Выбор вида системы зависит от сферы использования, поэтому условно их можно поделить, соответственно размерам и мощности.

Размеры систем	Мощность	Сфера применения
Портативные системы — ранец	50-150 Вт	Микро и макрообработка
Системы с передвижной стойкой	300-1000 Вт	Макрообработка
Стационарные системы	1000-1500 Вт	Масштабная обработка

Микрообработка включает в себя работу с электроникой: очистка проводов и клемм от окислов и окалины. Аппараты малой мощности, используются мастерами, которые ремонтируют бытовые электроприборы и технику.

Макрообработка применяется для изделий средних и крупных размеров. Это может быть лазерная чистка деталей из металла от ржавчины, нагара, краски в автомастерских, пред и пост обработка сварных швов на заводах и предприятиях и т.д. Лазерные аппараты средней мощности наиболее пользуются спросом из-за возможности их передвижения и широкой сферы применения.

Масштабная обработка используется на крупных предприятиях по производству листового и трубного металлопроката, при подготовке его к защитному покрытию, а также в авиа и судостроении, при реставрации металлических частей зданий, мостов и т.д. Это мощные, чаще всего стационарные, лазерные системы, рабочая нагрузка которых может достигать 100 тыс. часов. После этого, как правило, требуется замена лазерной головки.

Легко транспортируемые системы ранец

Состоит из ранца, в котором находится волоконный лазер, и манипулятора. Ранец располагается за спиной оператора и весит порядка 10-15 кг. Очистка поверхности металла производится манипулятором вручную, который, в свою очередь, оснащен системой эвакуации остатков после обработки (продукты, образующиеся при очистке, оседают в фильтрах аспиратора).

Ширина рабочей зоны лазера до 50 мм. Исходя из небольшой мощности (50-150 Вт), такой лазерный очиститель имеет производительность, порядка, 3-4 кв.м. в час при снятии слоя ржавчины или лакокрасочного покрытия с металла. Если же требуется обезжиривание металла перед нанесением защитного покрытия, производительность лазерного аппарата может быть до 1м/мин.

• компактное, мобильное исполнение в виде ранца;
• легкость лазерной системы, благодаря чему с работой может справиться один человек;
• сравнительно недорогой;
• достаточная мощность для выполнения разноплановых задач.

Работать с лазерной системой — ранцем может любой человек. Обучение занимает не более 2 часов и не требует каких-либо специальных навыков.

Системы для интеграции в производство

Внедрение системы в линию производства необходимо для оптимизации процесса по экономичности и скорости.  Интеграция оправдана в серийном и крупносерийном промышленном производстве.  В зависимости от нужной выработки, принимается решение о ручном или автоматизированном управлении.

При ручном управлении очистка осуществляется лазером с передвижной стойкой. Его мощность может достигать 1000 Вт, а производительность — до 12 кв.м./ч. Преимущество такой лазерной системы — относительная портативность в пределах цеха или даже завода.

Автоматизированное управление применяется при конвейерной, беспрерывной очистке металла, требующей высокую производительность и скорость. Для этого устанавливаются стационарные лазерные аппараты мощностью до 1500 Вт и производительностью до 20 кв.м/ч. Неоспоримым преимуществом такой лазерной системы является не только скорость и производительность, но малое использование человеческого ресурса.

Решения для автоматизированных и роботизированных систем

Разработкой проектов автоматизированных и роботизированных систем лазерной очистки металла, а также их интеграцией в производство занимаются специалисты научно-промышленных компаний и лабораторий.

В условиях поточного производства возможна следующая реализация внедрения лазерного очистителя:

• металлическое изделие подается в зону очистки на движущейся ленте. Очистка загрязняющего слоя производится при непрерывном движении конвейера без остановки;
• очистка выполняется во время остановки линии. Процесс контролируется датчиками;
• подача в зону очистки осуществляется роботизированной системой;
• подача в зону очистки производится лентой, а положение очистителя меняется с помощью роботизированного устройства.

При выполнении таких решений оператору достаточно настроить параметры очистки и запустить линию.

Узнайте, как почистить силиконовый чехол телефона тут, тут и тут.