Преимущества лазерной очистки металла от ржавчины

Оборудование

В продаже встречается самое различное оборудование.

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

Лазер

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.

Сферы применения

Следует отметить микроэксплуатацию, которая заключается в работе с мелкими деталями и различными схемами, клеммами и разъемами. Таким лазером можно очистить провода, припаять соединения и сделать разрезы на платах, что подтверждает универсальность и эффективность данного метода.

К тому же благодаря высокой точности можно убрать слой изоляционного материала без повреждения основы.

Большие промышленные предприятия давно применяют профессиональное оснащение для обработки различных металлических поверхностей, будь это нефтеперерабатывающая, автомобильная или аэрокосмическая индустрия.

Известные модели лазеров

Лазер от ржавчины

Наиболее популярными в сфере специализированного оборудования для удаления ржавчины с металла и других поверхностей являются аппараты от Clean Laser. Они производятся в Германии. Изготавливается широкая линейка лазерного оборудования.

Самый востребованный вариант представляет собой ранцевый лазер, который состоит из небольших модулей, соединенных специальным кабелем из оптоволокна:

1. Непосредственно ранец, обладающий источником питания.
2. Головка лазерного аппарата для работы.
3. Прибор, у которого имеется система видеонаблюдения.

Когда включается установка, начинается сканирование поверхности для выявления глубины слоя ржавчины. Только потом на указанную область направляется полноценный лазерный поток.

Частички ржавчины, которые отделены от металла, переносятся в специальную емкость. Процесс заканчивается после того, как поверхность полностью будет освобождена. А направленный на нее лучевой поток будет уходить в противоположную сторону.

Малые аппараты на аккумуляторах популярны в археологии и других древних науках. Ведь они помогают снять загрязнения с любых находок, даже очень древних. Агрегаты мощностью от 100 до 400 ватт похожи на компрессоры, применяются в небольших помещениях. А габаритные аппараты применяют для мощных объектов, их стоимость достигает сотни тысяч долларов.

Альтернативой европейским лазерам являются азиатские модели. Обычно их стоимость ниже, а характеристики схожи. Одним из них является LY CL 100. Он используется для очистки от ржавчины различных металлов. Мощность составляет 100 ватт, способен работать 50 тысяч часов без смены главных деталей. Среди остальных характеристик агрегата выделяются:

• Повторы идут с частотой от 2 до 25 килогерц.
• Темп работы достигает 7000 миллиметров в секунду.
• Перемещение в линейном отношении осуществляется со скоростью 70 метров в минуту.
• Эффективное действие имеет длину 1064 нанометра.
• Масса установки составляет около 70 килограммов.

Такие устройства хорошо подойдут для того, чтобы очистить от ржавых следов автомобильные кузова, удалить краску или зачистить отдельные участки, которые этого потребуют. Использование лазера здесь будет наиболее безопасным и эффективным методом по уборки ржавчины с деталей и продлевает срок эксплуатации.

Очистка металла от ржавчины — специальные препараты и механические способы

Для борьбы с коррозией металла существует три основных способа — использование химических соединений, механическое и электрохимическое воздействие (обработка). Ответить однозначно на вопрос о том, чем лучше удалить ржавчину с металла, попросту невозможно. Чтобы понять почему, рассмотрим особенности каждого способа.

1. Химический метод борьбы с коррозией — имеет свои преимущества и недостатки. Средства выпускаются в виде различных по консистенции составов — жидкости, гели и даже спреи. В их состав входят такие вещества, как кислоты, вступающие в контакт с материалами, и эффективно удаляющие следы коррозии. Однако использовать такие препараты можно только на поверхностях кислотоустойчивых металлов. Если металл не кислотоустойчив, тогда следует использовать для его очистки вещества с входящими в состав ингибиторами. Они удаляют ржавчину, не разрушая структуры изделия.
2. Механические способы — их существует большое количество, как и препаратов для борьбы с коррозией. Если в первом случае удаление коррозионных пятен происходит автоматически за счет протекания химической реакции, то механический способ подразумевает физическое воздействие. Наиболее распространенный способ — использование наждачной бумаги или напильников.
3. Электрохимические — принцип их работы основывается на пропускании электрического тока через раствор кальция. При этом начинает протекать реакция, посредством которой ионы окислов перемещаются от железа на чистый электрод. Способ такого удаления коррозии называется электролизом, который применяется в промышленности и бытовой сфере деятельности.

Преимущество химического способа борьбы с коррозией — это отсутствие необходимости прикладывать физические усилия. Человек, который сталкивался с удалением ржавчины, знает насколько сложно очистить поверхность до блеска вручную. Однако химический метод имеет некоторые недостатки, о которых следует знать перед их выбором и использованием:

при использовании химических реагентов можно удалить не только ржавчину, но и ускорить процесс разъедания металла, что особенно актуально для стали толщиной менее 3-4 мм;
при использовании реагентов важно пользоваться защитными средствами, так как входящие в состав кислоты и щелочи при попадании на кожу человека могут спровоцировать химический ожог.

Химические препараты очень эффективны, но к их использованию важно подходить с особой осторожностью. Особенно это актуально при удалении коррозии с кузова автомобиля, где малейшая неточность может привести к разъеданию ЛКП

Механический способ удаления коррозии, несмотря на свой основной недостаток в виде значительных затрат времени, является более актуальным и востребованным. Главная причина его популярности — безопасность и эффективность. Далее рассмотри всевозможные способы, которые помогут избавиться от коррозии, возникшей на металлической поверхности.

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.

Удаление ржавчины с использованием лазера

Температура плавления ржавчины (в зависимости от её состава) находится в пределах 1580…1640С, т.е., выше температуры плавления стали. Для достижения указанных температур плотность тепловой мощности в зоне действия лазерного луча должна быть не ниже 106 Вт/см2, 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.

Сфера использования

Лазер имеет широкую область применения, при этом в ней различают микро-, макрозоны и крупномасштабную эксплуатацию. Затраты на проведение обработок тоже будут разными, ведь они зависят от того, сколько стоит сама установка, от ее мощности, объема работ и их сложности.

Микроприменение

Данная сфера использования подразумевает проведение зачистки проводов при припарке, приваривании различных электронных соединений – клемм, разъемов. Иным способом, кроме лазерного, практически невозможно сделать очищение мелких плоских проводов от старой изоляции без их повреждения. Световой луч уберет слой изоляции толщиной меньше 1 мкм или напыленное серебряное покрытие, при этом не касаясь медной составляющей. Кроме того, в сфере электроники лазер применяется для выполнения:

• тонких надрезов;
• отверстий в проводах;
• насечек на платах.

При необходимости с помощью лазерных установок можно убрать полиамидное покрытие с тормозных или охладительных систем, что требуется при зачистке концов соединяемых трубок. Лазерная методика позволит произвести эту сложную операцию без повреждения алюминиевой сердцевины.

Макроприменение

Лазерная очистка металла – недешевый метод, но он полностью оправдан при необходимости в обработке дорогостоящих изделий: украшений, монет, слитков, ценных предметов. Эта технология находит применение и в сфере производства на заводах резинотехнических изделий: световой луч эффективно убирает налет с форм для покрышек после сотен заливок. Если чистить пресс-формы химическим методом, процесс займет много времени, а поверхность дорогостоящего изделия может быть повреждена.

Лазер предотвращает подобные последствия и минимизирует временные затраты на удаление элементов коррозии. Время лазерной обработки формы не превышает 60 минут по сравнению с 8 часами, которые требует химический метод. Также изделие не нужно будет демонтировать перед работой, что намного удобнее технически и исключает проблемы при повторной сборке.

Крупномасштабное использование

Лазерное очищение от ржавчины практикуется в сфере производства комплектующих для самолетов, космических аппаратов и т .д. Еще с 90-х годов многие военные и пассажирские самолеты чистят от краски, налета в рамках техобслуживания при помощи лазера. Такими установками пользуются для снятия старых свинцовых красок с корпусов кораблей, мостов, иных крупногабаритных сооружений, железнодорожных вагонов, зданий.

Обзор оборудования

На рынке предлагается широкий ассортимент устройств, предназначенных для снятия ржавчины с металлической поверхности. Лазерные аппараты для чистки делятся на несколько разновидностей, каждый инструмент обладает своими особенностями и преимуществами. Чтобы подобрать очиститель, необходимо тщательно изучить характеристики каждого подвида, взвесить все за и против. В зависимости от размеров и мощности лазерные установки бывают нескольких типов.

Установки средних размеров поддерживают мощность 100-400 Вт. А вот крупные изделия подходят для чистки от ржавчины с показателем до 1000 Вт.

Наиболее удобной моделью считается прибор-ранец, который представлен в компактном размере и небольшом весе. Благодаря такому агрегату можно обрабатывать объекты на промышленном предприятии и в домашней мастерской.

Если требуется прибор с большей мощностью, лучше приобретать установку, в которой имеется встроенная система фильтрации. Огромным спросом пользуется очиститель китайского производства, так как он довольно удобный, недорогой и отлично справляется с удалением ржавчины с любой поверхности. Оборудование производства Китай относится к мобильным устройствам, которые легко транспортировать и переносить с одного места на другое.

Пескоструй немецкого производства привлекают крупные предприятия, так как ассортимент такого оснащения довольно широкий. Но их нельзя использовать на деликатных поверхностях. Здесь можно найти рюкзачный лазер, который включает три типа модулей – источник питания, лазерную головку и устройство для наблюдения. Когда установка включается, происходит сканирование поверхности, затем агрегат выявляет глубину коррозии и только потом начинает обрабатывать участки, разрушенные ржавчиной.

Оборудование для очистки лазерного типа

Все механизмы лазерного очищения металла максимально автоматизированы, и при этом усилия со стороны людей сокращаются до минимума. Лазерные типы станков могут отличаться по конструкционному типу, мощности, размерам, а определенные из них будут оборудованы камерой с управлением дистанционного характера, которая подсоединяется к компьютеру. Для обработки металлов лазерные типы установок оснащены кабелями с очень большой длинной (от 50 и больше метров).

По типу мощности устройства могут быть следующими:

• Для небольшой площадки – от 12 до 20 Вт (лазер с малым размером на аккумуляторе).
• Для площадей среднего размера – от 100 до 400 Вт (компактные по размеру портативные системы).
• Мощнейшие установки до 1000 Вт (стационарные и переносные устройства).

Обратите внимание, что, как правило, такие инструменты могут работать против ржавчины или для остальных целей без замены рабочей головки на протяжении 100 000 часов. После этого деталь потребуется заменить, чтобы и далее можно было эксплуатировать конструкцию

Для людей лазерные установки являются безопасными, а еще они оборудованы особенной защитой от выхода лучей за размеры заготовки.

Достоинства способа

Лазерная очистка металла от ржавчины используется повсеместно, причем и на крупных промышленных предприятиях, и даже в небольших автомобильных сервисах. При помощи небольшой аккумуляторов с малой мощностью агрегатов вполне вероятно можно проводить очистку металла от коррозионных элементов своими руками в самом простом гараже.

Немного про использование.

Область применения

Лазер обладает широкой областью применения, и при этой в ней можно отличать микро, а еще макрозоны и крупномасштабную эксплуатацию. Затраты на выполнение обработки тоже будут разными, потому что они зависят от того, сколько именно стоит сама конструкционная установка, от ее мощности, сложности и объема работ.

Микроприменение

Такая область применения будет подразумевать проведения работ по зачистке проводов во время приваривания, припарке разных соединений электронного типа – разъемов и клемм. Остальным способом, помимо лазерного, почти нереально провести очищение маленьких и плоских проводов от старого слоя изоляции без их повреждений. Луч света будет убирать слой изоляции толщиной не меньше, чем 1 мкм или серебряное напыленное покрытие, и при этом, не касаясь составляющей медного типа.

Помимо того, что в области электроники лазер используется для выполнения:

• Тоненьких надрезов.
• Отверстия в проводах.
• Насечки на поверхности платы.

Обратите внимание, что при необходимости посредством лазерных типов установок можно убирать полиамидное покрытие с охладительных или тормозных систем, что требуется для зачистки концов трубок соединений. Лазерный метод позволяет производить сложнейшую операцию без повреждений сердцевины из алюминия

Макроприменение

Использование крупного масштаба

Лазерная очистка от ржавчины используется в области комплектующих деталей для космических аппаратов, самолетов и прочего. Еще в 1990-х годов большинство военных и пассажирских самолетов очищают от красок, налета в рамках технического обслуживания посредством лазера. Подобными устройствами пользуются для того, чтобы снимать старые свинцовые краски с корабельных корпусов, мостов, остальных крупногабаритных строений, а еще зданий и железнодорожных вагонов.

Какой выбрать?

При покупке лазера нужно отталкиваться от тех задач, которые с его помощью будут решаться. Общие рекомендации:

1. Для микрообработки приобретают лазеры малой мощности. С их помощью можно зачистить провода, удалить окислы с клемм и микросхем. Такие устройства востребованы у мастеров, занимающихся ремонтом электроники.

2. Лазеры средней мощности – это наиболее востребованные приборы. Их покупают владельцы автомастерских, занимающиеся чисткой кузовов. С их помощью не только снимают ржавчину, но и лакокрасочное покрытие.
3. Мощные лазеры приобретают крупные заводы и предприятия.

Для личных нужд следует присмотреться к недорогим китайским лазерам. Они востребованы на рынке и стоят дешевле своих европейских аналогов. Средняя длительность эксплуатации прибора без смены головки составляет 50 000 часов.

Перед покупкой нужно обратить внимание на вес установки и на ее габариты

Какие еще критерии качества реза плазменной резки следует учитывать

Грат – это остывший металл или оксид металла, прилипший к нижнему краю во время работы на плазмотроне. На верхней части кромки могут образовываться брызги. Грат может появиться при несоответствующих значениях скорости резки, неправильном расстоянии между плазморезом и заготовкой, неверно выбранных параметрах силы тока и напряжения, качества и интенсивности подачи плазмообразующего газа, при технологических нарушениях процесса.

Качество плазменной резки также зависит от состава проката, его толщины, состояния поверхности заготовки, колебания температуры во время работы. Образование грата может быть вызвано слишком высокой или низкой скоростью движения резака. Как правило, существует определенный диапазон скоростей, при работе в усредненных значениях которого подобных дефектов не образуется. Важную роль также играют плазмообразующий газ и способ резки.

Угловое отклонение.

При работе на плазмотроне кромка изделия приобретает небольшой наклон. Это происходит из-за разницы температуры на участках плазменной дуги. Так, у верхнего края среза ее температура выше, поэтому здесь снимается больше материала, чем в нижней части. Угол наклона среза напрямую зависит от степени обжатия дуги. Качество плазменной резки в этом аспекте также определяется расстоянием между резаком и заготовкой и скоростью его движения. Как правило, при использовании плазмотрона угловое отклонение с обеих сторон составляет 4–8°.

При увеличенном обжатии дуги угол кромки может сократиться до 1°. В этом случае элементы изделия имеют общий срез.

Ширина реза.

Согласно практическим правилам резки, ширина среза должна варьироваться между 1,5-2 величинами диаметра режущей струи. Качество плазменной резки с этой стороны напрямую зависит от скорости движения ножа – чем она ниже, тем ширина больше.

ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОЙ ОЧИСТКИ В ПРОМЫШЛЕНОСТИ

Удаление ржавчины с поверхности (рис. 9).
Ржавчина является самым распространенным видом загрязнения, образующимся в ходе реакции железа и его сплавов, таких как сталь с кислородом, в присутствии воды или влажного воздуха. Лазерная очистка позволяет очищать металлические поверхности различной конфигурации и формы, от самых простых до самых сложных, от самых недоступных крошечных мест до поверхностей с большой площадью. По сравнению с традиционными видами очистки лазерная очистка не оставляет побочных видов загрязнений (дробь, песок, СО₂, химические реагенты и т. д.) и не требует дополнительных ресурсов, только электричества.

Рис. 9. Снятие ржавчины с поверхности металла

ОЧИСТКА ШВА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ПОСЛЕ СВАРКИ (рис. 10).
Независимо от вида сварки (автоматизированной или ручной) лазерная очистка с легкостью удаляет цвет побежалости с поверхностей нержавеющих сталей. Данная технология позволяет избежать использования химических реагентов и значительно сократить время, необходимое для очистки изделий.

Рис. 10. Снятие цвета побежалости

ОЧИСТКА СВАРНОГО ШВА СТАЛИ ПЕРЕД ДЕФЕКТОСКОПИЕЙ (рис. 11).

Лазерная очистка позволяет очищать металлические поверхности различной конфигурации и форм. Обезжиривает и подготавливает сварной шов и пространство вокруг шва к дальнейшей дефектоскопии. Сфокусированный лазерный импульс позволяет с легкостью проникать в мелкие трещины и впадины, находящиеся на поверхности обрабатываемого материала, и удалять инородный слой, чего невозможно достичь при механической обработке.

Рис. 11. Очистка сварного шва

ОЧИСТКА ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМИНИЯ ОТ ОКСИДНОЙ ПЛЕНКИ (рис. 12).
Оксидный слой, или оксидная пленка, возникает на поверхности алюминия или сплавов на его основе при естественном контакте с окружающей средой, т. е. в процессе окисления кислородом. В свою очередь, оксидный слой служит для защиты изделий от дальнейшего коррозионного воздействия, но может оказывать неблагоприятное воздействие на технологический процесс при дальнейшем сваривании или склеивании. Лазерная очистка позволяет снимать данный оксидный слой с поверхности, тем самым улучшая адгезию или свариваемость.

Рис. 12. Снятие оксидного слоя

УДАЛЕНИЕ ЛКМ С ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА СЛОЙ ЗА СЛОЕМ (рис. 13).
Оборудование лазерной очистки позволяет произвести полное, селективное (послойное) удаление ЛКП с различных поверхностей металлов. Данный результат достигается при правильно подобранном режиме обработки за счет использования специального программного обеспечения, мощности излучения и подходящей оптической линзы.

Рис. 13. Селективное (послойное) снятие ЛКП

ОЧИСТКА СТАЛИ ОТ НАГАРА (рис. 14).
Лазерная очистка с легкостью и без повреждения обрабатываемой поверхности может снимать следы нагара, вызванные контактом с горячими нефтепродуктами (например, масло или нефть). Также с помощью лазера можно с легкостью удалять следы и остатки продуктов, возникающие после вулканизации сырой резины.

Рис. 14. Снятие следов нагара, масла и нефтепродуктов

Обезжиривание в обрабатывающей промышленности (рис. 15).
Процесс обезжиривания может быть запущен в конце технологической линии вместо окончательного очищающего раствора для удаления грязи, влаги или других загрязнений. В результате вы получаете чистый продукт, готовый для продажи клиенту.
Обезжиривание также может быть частью большого технологического процесса перед клейкой, сваркой и нанесением покрытий.

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: