Принцип работы лазерной очистки

Принцип работы лазерной очистки

Аппарат излучает световой поток или импульс в виде лазерного луча, который поглощает загрязненный слой на обрабатываемой поверхности. Например, при удалении коррозии или ржавчины энергия поглощается, а во время очищения изделия от органических пятен лазер отражается от материала.

В результате поглощения появляется плазма — она быстро расширяется и образует высоко ионизированный нестабильный газ. После этого возникают ударные волны, которые преобразуют загрязнения во фрагменты различных размеров и делают их менее прочными. Затем вещества либо испаряются, либо отслаиваются от поверхности.

Для разных типов загрязнений и материалов нужны определенные температуры. Несоблюдение рекомендаций может повлечь разрушение и деформацию деталей. Однако технология одинаково подходит как для гладких, так и рифленых изделий.

Процесс лазерной очистки

Подготовка

В первую очередь необходимо подготовить рабочую поверхность: специалисты вручную убирают с детали крупные частицы или остатки мусора. Это обеспечивает эффективное воздействие луча на загрязнение.

Настройка оборудования

Далее оператор подбирает нужные параметры станка: длину волны, мощность лазера, длительность импульса и размер пятна. Уровень энергии и интенсивность воздействия луча зависят от характеристик материала и особенностей загрязнения, поэтому правильные настройки помогают избежать деформации поверхности.

Формирование лазера

Линзы, зеркала и остальные оптические элементы оборудования создают и фокусируют узкий пучок света с заданной длиной волны. Энергия, сконцентрированная в одном месте, обеспечивает высокую точность воздействия на нужную область и качественное удаление загрязнений.

Нагрев поверхности

Материал поглощает лазерную энергию при попадании луча, за счет чего поверхность нагревается в течение нескольких секунд до определенной температуры.

Отслаивание загрязнений

При быстром нагреве загрязнение из твердого тела трансформируется в газ и испаряется. Также расширение газа формирует ударную волну, которая отделяет вещества или оксиды от поверхности. Очищение происходит бесконтактно, поэтому риски деформации материала или воздействия на другие области заготовки минимальны.

Дополнительная обработка

При необходимости после завершения очистки на поверхность могут быть нанесены различные покрытия, защитные средства и другие материалы. В иных случаях специалист визуально проверяет результат очистки и приступает к следующим этапам работы с заготовкой.

Области применения аппарата лазерной очистки

Лазерное оборудование отлично справляется с различными загрязнениями:

• Краска. Лазер разрушает верхние слои покрытия за счет высокой температуры. Часть пигмента испаряется, а остатки выносятся потоком газа. Металл при этом не повреждается, так как параметры луча настроены под толщину и тип краски.
• Масло. Под воздействием луча масляная пленка переходит в газообразную фазу за несколько секунд, после чего поверхность остается сухой и готовой к дальнейшим операциям. Лазер не оставляет на металле следов, характерных для других способов чистки.
• Лак. Луч расщепляет лакокрасочное покрытие, после чего вещество постепенно испаряется и исчезает с поверхности. В этом случае после очистки не нужно полировать или шлифовать изделие, так как химический состав металла не меняется.
• Мазут. Вещество прилипает к металлу плотным слоем и образует вязкое пятно,  а лазер быстро разрушает структуру мазута, превращая его в газ.
• Смазка. При высокой температуре лазера загрязнение теряет сцепление с металлом и испаряется, не оставляя на материале какие-либо повреждения.
• Коррозия. Окислы могут глубоко проникать в материал, поэтому использование лазера обеспечивает удаление вещества на всех толщине поверхности без деформации основного слоя. А толстый налет убирают поэтапно, чтобы добиться чистой и ровной поверхности.

Кроме этого, аппараты убирают нагар, следы нефтепродуктов, адгезию, гальваническое покрытие, окалину и многое другое. Очищение деталей от минеральных и органических загрязнений особенно важно в тех сферах деятельности, где компании стремятся к точной обработке металла с минимальными рисками повреждения деталей. Поэтому лазерные станки используют в нескольких областях.

Энергетика

Как правило, трубы, теплообменники и турбины функционируют в агрессивной окружающей среде, из-за чего появляются накипь и окисления. Поэтому в энергетической отрасли с помощью лазерной очистки удаляют загрязнения и оксидные пленки, в том числе, с котлов, трубопроводов и других металлических конструкций.

Машиностроение

Детали станков или автомобильных агрегатов часто содержат смазку, окалину и следы коррозии. Технология позволяет очищать детали и комплектующие для машин, удалять старое покрытие и готовить поверхность к сварочным работам.

Рекламное производство

На металлическом каркасе, алюминиевом профиле, поверхности вывесок и других элементах рекламных конструкций в процессе эксплуатации появляется ржавчина, коррозия и прочие дефекты. В этих случаях лазерные аппараты применяют для обработки и реставрации конструкций, а также с целью очистки изделий от прошлого покрытия и удаления загрязнений перед нанесением нового дизайна.

Строительство

Благодаря лазеру специалисты могут удалить ржавчину и загрязнения с металлической арматуры, стальных каркасов и других конструктивных элементов, чтобы улучшить сцепление бетона с металлом и предотвратить преждевременную коррозию.

Изготовление мебели

Металл служит основой для столов, стульев и шкафов. Старый лакокрасочный слой, масляные пятна и глубокая коррозия мешают качественной обработке строительных деталей. Лазер устраняет загрязнения и следы прошлых покрытий без механического контакта с поверхностью.

Материалы, которые не подходят для лазерной очистки

Несмотря на универсальное применение лазерного оборудования, не все материалы пригодны для данного способа очистки. Так, станки нельзя использовать для удаления любых загрязнений на:

• деревянных деталях — древесина имеет высокую чувствительность к повреждениям и абсорбции, поэтому под воздействием лазера материал прожигается и нарушает целостность заготовки;
• стеклянных изделиях — стекло может растечься из-за резкого нагрева поверхности лазерным лучом, что затрудняет процесс очистки и приводит к непредсказуемым результатам;
• резиновых и эластомерных заготовках — оборудование можно использовать только в автоматизированных технологиях производства шин, а в остальных случаях высокая температура лазера провоцирует распад вещества и выделение токсичных паров;
• пластмассовых элементах — многие виды пластика при сильном нагреве начинают плавиться и выделять вредные пары, которые оседают на оптических элементах оборудования и снижают качество работы.

Преимущества станка лазерной очистки

Точность

Лазер бесконтактно и избирательно воздействует на нужную область загрязнений, сохраняя целостность и качество обрабатываемой детали. Остальная поверхность заготовки также не деформируется.

Автоматизация

Использование техники в производственном процессе снижает вероятность выпуска бракованной продукции в связи с человеческим фактором и ускоряет производство, что особенно важно в промышленных масштабах.

Отсутствие расходников

Для работы лазерных станков не нужны дополнительные расходные материалы, за исключением электроэнергии, поэтому каких-либо отходов производства после операций не остается.

Эффективность

В сравнении с классическими технологиями очистки лазерные аппараты справляются быстрее и лучше, поскольку метод не требует предварительной подготовки материала и его обработки после завершения процесса.

Универсальность

На лазерном оборудовании можно очищать элементы из углеродистой и нержавеющей стали, алюминия, оцинковки, меди, титана и цветных металлов. Аппараты удаляют минеральные и органические загрязнения различных типов.

Долговечность

Технику изготавливают из высокопрочных материалов без использования хрупких конструкций, а гарантия на срок работы лазерного излучателя составляет не менее 100 часов.

Безопасность

При работе лазерные аппараты не выделяют токсичных веществ, опасных для жизни и здоровья персонала. Однако техникой безопасности пренебрегать не стоит: сотрудники должны находиться в проветриваемом помещении и иметь средства защиты.

Простота

Оборудование отличается простым принципом действия и не нуждается в специальном обслуживании, поэтому обучение сотрудников по управлению лазерным станком займет мало времени.