Výzkum technologie laserového čištění povrchu nerezové oceli
Tento článek představuje koncept a základní princip technologie laserového čištění a využívá experimentální metodu ke studiu vlivu laserového čištění povrchu nerezové oceli. Test ukazuje, že technologie laserového čištění povrchu dokáže rychle odstranit oxidační barvu svarů nerezové oceli a tepelně ovlivněné zóny i barvu a rez na povrchu nerezové oceli a může vytvořit novou pasivační vrstvu.
Základní princip technologie laserového čištění
Technologie laserového čištění se týká použití vysokoenergetického laserového paprsku ozařování pracovní plochy, takže na povrchu nečistot, rzi nebo povlaků dochází k okamžitému odpařování nebo stržení, vysokorychlostní účinné odstranění přilnavosti povrchu čištěného předmětu nebo povrchového povlaku, takže jak dosáhnout čistého procesu.
Lasery jsou společně s elektronovými paprsky a iontovými paprsky souhrnně označovány jako vysokoenergetické paprsky. Společným znakem je, že paprsky nesou vysokou energii pro přenos v prostoru. Zaostřením lze dosáhnout ozáření s hustotou výkonu 104-1015W/cm² v blízkosti ohniska, které je zdrojem tepla s nejvyšší intenzitou. . Laser má vlastnosti vysokého jasu, vysoké směrovosti, vysoké monochromatičnosti a vysoké koherence, kterým se běžné světelné zdroje nevyrovnají. Pomocí vysoké světelnosti laseru lze po zaostření objektivem vygenerovat v blízkosti ohniska teplotu tisíců nebo dokonce desetitisíců stupňů. Vysoká směrovost laseru umožňuje efektivní přenos laseru na velké vzdálenosti. Monochromatičnost laseru je extrémně vysoká a vlnová délka je jednoduchá, což přispívá k zaostřování a výběru vlnové délky. Laserové světlo vyzařované laserem je přenášeno z optického vlákna do zaostřovací čočky a po zaostření se dostane na povrch čištěného obrobku z vnitřního otvoru trysky. Obvykle se používá tryska s pomocí trysky s malým otvorem koaxiálním s laserem k vhánění plynu pod tlakem do čisticí zóny. Plyn je poskytován pomocným zdrojem plynu a jeho hlavní funkcí je zabránit znečištění čočky postřikem a kouřem a vyčistit povrch obrobku a posílit tepelný účinek laseru a materiálu.
Jak je znázorněno na obrázku 1, po absorbování laserové energie se znečišťující látky na povrchu předmětu buď vypařují a vypařují, nebo se okamžitě zahřívají a expandují, aby překonaly adsorpční sílu povrchu na částicích, takže je lze oddělit. z povrchu předmětu, čímž se dosáhne účelu čištění. V současné době panují určité neshody ohledně mechanismu laserového čištění, ale většina mechanismů může přiměřeně vysvětlit některé jevy v experimentech laserového čištění, mezi které obecně patří rozklad laserovým odpařováním, laserový peeling, tepelná roztažnost částic nečistot, vibrace povrchu substrátu a jsou čtyři aspekty vibrací částic; navíc je čištění laserem často výsledkem současného působení více mechanismů.
Obrázek 1 Princip laserového čištění
Mechanismus čištění laserem podle přilnavosti povrchu a termofyzikálních parametrů substrátu se liší velikostí. Když se adheze povrchu a termofyzikální parametry materiálu substrátu výrazně liší, mechanismus čištění laseru zahrnuje: ablační odpařování, mechanismus tepelné vibrace a tepelného šoku a mechanismus akustického tříštění, jako je laserová čisticí barva a pryžová vrstva. Když se přilnavost k povrchu a termofyzikální parametry materiálu substrátu neliší, působí především ablační odpařovací mechanismus, jako je odstraňování rzi laserem.
Výzkum testu čištění povrchu svaru z nerezové oceli
Moje společnost dlouhodobě sériová výroba karoserie z nerezové oceli T4003 vozidla a většina karoserie z nerezové oceli, materiály z nerezové oceli při svařování, místní díly kvůli montážní mezeře jsou velmi špatné, což má za následek velký tepelný příkon, zvláště když použití tenké desky o tloušťce asi 3 mm, povede k povrchové oxidaci v blízkosti svaru nerezové oceli a zpětnému svaru, přičemž dojde k destrukci původní pasivační vrstvy materiálu, takže se sníží odolnost materiálu proti korozi nebo dokonce dojde k porušení. Některé výrobky nerezového vzhledu nevyžadují lakování nebo lakování transparentním barevným lakem, nadměrná oxidace způsobená barevným rozdílem vážně ovlivní celkovou krásu vozidla. K nadměrné oxidaci svaru z nerezové oceli dochází hlavně na vnějším povrchu tělesa, jako je boční stěna, spodní deska boční stěny a další části, zejména spojovací díly boční stěny a koncové stěny (křížka koncové stěny), jak je znázorněno na Obrázek 2
Obrázek 2 Vnější povrch těla z nerezové oceli svar tepelně ovlivněná zóna nadměrná oxidace
V souladu s doporučeními standardu AWS D18.2 a standardu AS 1554.6 je povoleno, aby povrch svaru a tepelně ovlivněné zóny měl světle slámově zbarvené oxidy a vzorky 1~3 na obrázku 3, modré, hnědé a černé oxidy nesplňují požadavky. Kromě oxidace svaru, nerezového těla při výrobě lokální rzi či jiných nečistot a dalších problémů je záměrem projektu ověřit použití technologie laserového čištění povrchů pro zbavení se nadměrné oxidace a rzi a dalších nečistot na povrchu nerezu. oceli a odolnost proti korozi ošetřeného povrchu prostřednictvím zkušební metody.
Obrázek 3 Vzorky svaru z nerezové oceli a tepelně ovlivněné zóny oxidační změny barvy (AWS D18.2:2009)
(1) Testovací proces vybírá 65W ruční laserové čisticí zařízení, pomocí nastavení parametrů lze získat různé efekty, různé efekty ošetření při různých parametrech jsou znázorněny na obrázku 4, prostřednictvím několika testů, aby se dosáhlo ideálního stavu povrchu, rozumné parametry nastavení jsou následující:
① Výkon laseru: 65W.
② Koincidence spotu: 1.2.
③ Šířka pulzu: 30~240ns.
④ Energie pulzu: {{0}},1~ 0,8mJ, optimální energie 0,1~0,2mJ.
Obrázek 4 Test čištění povrchu vzorku z nerezové oceli
(2) Výsledky testu byly schopny odstranit veškerou oxidovou vrstvu ze svaru a tepelně ovlivněné zóny po ošetření laserovým čisticím zařízením za výše uvedených parametrů, jak je znázorněno na obrázku 5~obrázku 7.
Obrázek 5 Porovnání před a po čištění tupých svarů
Obrázek 6 Porovnání před a po čelním čištění koutových svarů
Obrázek 7 Porovnání před a po vyčištění zadní strany koutového svaru
Podle stavu ošetřeného povrchu na rozdílu v rychlosti absorpce světla může laser úpravou vlnové délky a dalších parametrů nejen vyčistit vrstvu oxidu kovového povrchu, ale také rychle vyčistit povrch nerezové oceli od rzi a barvy (viz obrázek 8 ~ Obrázek 9)
Obrázek 8 Čištění rzi na horní straně nosníku
Obrázek 9 Čištění laku
Laserové čištění povrchu může nejen zcela odstranit oxidovou vrstvu svaru a tepelně ovlivněné zóny, ale také vytvořit novou pasivační vrstvu, která zabrání opětovnému rezivění. Za účelem ověření korozní odolnosti nové pasivační vrstvy byl proveden srovnávací test korozní odolnosti v přirozeném a simulovaném prostředí. Test byl proveden lokálním laserovým čištěním dvou testovacích destiček, které byly po určitou dobu uloženy v různých prostředích, aby bylo možné pozorovat situaci prorezivění. Korozní situace je znázorněna na obrázku 10: Zkušební deska 1 byla umístěna ve venkovním otevřeném prostředí po dobu 6 měsíců a bylo pozorováno, že na nevyčištěném povrchu bylo mnoho stop rzi, zatímco povrch byl po laserovém čištění pouze mírně zrezivělý . Testovací destička 2 byla umístěna uvnitř při pokojové teplotě po dobu 6 měsíců a bylo pozorováno, že se na nevyčištěném povrchu objevila přirozená oxidační barva a po laserovém čištění nebylo na povrchu pozorováno žádné zbarvení nebo rezivění a stále měl kovovou barvu.
Obr. 10 Obrázek vzorku nerezového plechu po čištění po dobu 6 měsíců
Technologie laserového čištění povrchu dokáže rychle odstranit oxidační barvu svaru nerezové oceli a tepelně ovlivněné zóny, stejně jako barvu a rez na povrchu nerezové oceli; technologie laserového čištění povrchu může vytvořit novou pasivační vrstvu s dobrou odolností proti korozi; povrch nerezové oceli po laserovém čištění nemá velký barevný rozdíl od původního povrchu.
Pokud se chcete dozvědět více informací o MRJ-Laser, navštivte:
Laserové čisticí stroje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Laserové značkovací stroje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserové svařovací stroje:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
