Investigació de tecnologia de neteja per làser de superfícies d'acer inoxidable
Aquest article presenta el concepte i el principi bàsic de la tecnologia de neteja làser, i utilitza el mètode experimental per estudiar l'efecte de la neteja làser de la superfície d'acer inoxidable. La prova mostra que la tecnologia de neteja de superfícies làser pot eliminar ràpidament el color d'oxidació de les soldadures d'acer inoxidable i la zona afectada per la calor, així com la pintura i l'òxid a la superfície d'acer inoxidable, i pot formar una nova capa de passivació.
Principi bàsic de la tecnologia de neteja làser
La tecnologia de neteja làser es refereix a l'ús d'una superfície de treball d'irradiació de raig làser d'alta energia, de manera que la superfície de la brutícia, les taques d'òxid o els recobriments es produeixen una evaporació o desmuntatge instantània, eliminació efectiva d'alta velocitat de l'adhesió de la superfície de l'objecte de neteja o el recobriment superficial, de manera que per aconseguir un procés net.
Els làsers, juntament amb els feixos d'electrons i els raigs d'ions, es coneixen col·lectivament com a feixos d'alta energia. La característica comuna és que els feixos porten una gran energia per transmetre a l'espai. Mitjançant l'enfocament, la irradiació amb una densitat de potència de 104-1015W/cm² es pot obtenir prop del punt focal, que és la font de calor amb la intensitat més alta. . El làser té les característiques d'alta lluminositat, alta directivitat, alta monocromaticitat i alta coherència, que no tenen igual les fonts de llum normals. Utilitzant l'alta brillantor del làser, després de ser enfocat per la lent, es pot generar una temperatura de milers o fins i tot desenes de milers de graus prop del focus. L'alta directivitat del làser permet que el làser es transmeti de manera eficient a llargues distàncies. La monocromaticitat del làser és extremadament alta i la longitud d'ona és única, cosa que afavoreix l'enfocament i la selecció de la longitud d'ona. La llum làser emesa pel làser es transmet des de la fibra òptica a la lent d'enfocament i, després de l'enfocament, arriba a la superfície de la peça a netejar des del forat interior del broquet. Normalment s'utilitza un broquet, amb l'ajut d'un petit broquet d'orifici coaxial amb el làser per bufar un gas a pressió a la zona de neteja. El gas és proporcionat per la font de gas auxiliar i la seva funció principal és evitar que la lent es contamini per esquitxades i fum, i purificar la superfície de la peça i reforçar l'efecte tèrmic del làser i el material.
Com es mostra a la figura 1, després d'absorbir l'energia del làser, els contaminants de la superfície de l'objecte es vaporitzen i es volatilitzen, o s'escalfen i s'expandeixen instantàniament per superar la força d'adsorció de la superfície a les partícules, de manera que es poden separar. de la superfície de l'objecte, aconseguint així el propòsit de neteja. En l'actualitat, hi ha alguns desacords sobre el mecanisme de neteja amb làser, però la majoria dels mecanismes poden explicar raonablement alguns fenòmens en experiments de neteja amb làser, que generalment inclouen la descomposició per vaporització del làser, pelat làser, expansió tèrmica de partícules de brutícia, vibració de la superfície del substrat i són quatre aspectes de la vibració de partícules; a més, la neteja amb làser és sovint el resultat de l'acció simultània de múltiples mecanismes.
Figura 1 Principi de neteja per làser
El mecanisme de neteja per làser segons l'adhesió superficial i els paràmetres termofísics del substrat varien de mida. Quan l'adhesió superficial i els paràmetres termofísics del material del substrat difereixen significativament, el mecanisme de neteja làser inclou: vaporització d'ablació, vibració tèrmica i mecanisme de xoc tèrmic i mecanisme de trencament acústic, com ara pintura de neteja làser i capa de goma. Quan l'adhesió a la superfície i els paràmetres termofísics del material del substrat no difereixen, principalment el mecanisme de vaporització d'ablació en acció, com ara l'eliminació d'òxid per làser.
Recerca de proves de neteja de superfícies de soldadura d'acer inoxidable
La meva empresa, la producció massiva a llarg termini de la carrosseria d'acer inoxidable T4003 del vehicle, i la majoria de la carrosseria d'acer inoxidable, els materials d'acer inoxidable a la soldadura, les peces locals a causa de la bretxa de muntatge és molt pobre, el que resulta en una gran aportació de calor, especialment quan L'ús d'una placa prima d'uns 3 mm conduirà a l'oxidació de la superfície a prop de la soldadura d'acer inoxidable i la soldadura enrere, destruint la capa de passivació original del material, de manera que la resistència a la corrosió del material es redueix o fins i tot falla. Alguns productes d'aspecte d'acer inoxidable no requereixen pintar ni pintar un vernís de color transparent, l'oxidació excessiva causada per la diferència de color afectarà seriosament la bellesa general del vehicle. La sobreoxidació de la soldadura d'acer inoxidable es produeix principalment a la superfície exterior del cos, com ara la paret lateral, la placa de la paret lateral inferior i altres parts, especialment les peces de connexió de la paret lateral i la placa de la paret final (banda creuada de la paret final), tal com es mostra a Figura 2.
Figura 2 Cos d'acer inoxidable superfície exterior soldadura calor zona afectada oxidació excessiva
D'acord amb les recomanacions de l'estàndard AWS D18.2 i l'estàndard AS 1554.6, es permet que la superfície de la soldadura i la zona afectada per la calor tingui òxids de color palla clar i les mostres 1~3 a la figura 3, blau, marró i negre els òxids no compleixen els requisits. A més de l'oxidació de la soldadura, el cos d'acer inoxidable en la producció d'òxid local o altres contaminants i altres problemes, el projecte pretén verificar l'ús de la tecnologia de neteja de superfícies làser per desfer-se de l'oxidació excessiva i l'òxid i altres impureses a la superfície de l'acer inoxidable. acer i la resistència a la corrosió de la superfície tractada mitjançant el mètode de prova.
Figura 3 mostres de decoloració per oxidació de la zona afectada per la soldadura d'acer inoxidable i la calor (AWS D18.2:2009)
(1) El procés de prova selecciona un dispositiu de neteja làser portàtil de 65 W, mitjançant l'ajust de paràmetres, es poden obtenir diferents efectes, a la figura 4 es mostren diferents efectes de tractament amb diferents paràmetres, mitjançant diverses proves, per tal d'aconseguir l'estat de superfície ideal, paràmetre raonable. la configuració és la següent:
① Potència làser: 65 W.
② Coincidència puntual: 1.2.
③ Amplada del pols: 30 ~ 240 ns.
④ Energia del pols: {{0}},1~ 0,8mJ, energia òptima 0,1~0,2mJ.
Figura 4 Prova de neteja de superfícies de mostra d'acer inoxidable
(2) Els resultats de la prova van poder eliminar tota la capa d'òxid de la zona de soldadura i calor després del tractament amb el dispositiu de neteja làser sota els paràmetres anteriors, tal com es mostra a la figura 5 ~ figura 7.
Figura 5 Comparació de la neteja abans i després de les soldadures a tope
Figura 6 Comparació de la neteja frontal i posterior de les soldadures de filet
Figura 7 Comparació d'abans i després de netejar la part posterior de la soldadura de filet
Segons l'estat de la superfície tractada sobre la diferència en la taxa d'absorció de la llum, ajustant la longitud d'ona i altres paràmetres, el làser no només pot netejar la capa d'òxid de la superfície metàl·lica, sinó que també neteja ràpidament l'òxid i la pintura de la superfície d'acer inoxidable (vegeu la figura 8 ~). Figura 9)
Figura 8 Neteja de l'òxid de la biga lateral superior
Figura 9 Neteja de vernís
La neteja de superfícies amb làser no només pot eliminar completament la capa d'òxid de la soldadura i la zona afectada per la calor, sinó que també pot formar una nova capa de passivació per evitar l'oxidació de nou. Per tal de verificar la resistència a la corrosió de la nova capa de passivació, es va realitzar una prova comparativa de resistència a la corrosió en entorns naturals i simulats. La prova es va dur a terme mitjançant la neteja local per làser de dues plaques de prova, que es van emmagatzemar en diferents entorns durant un període de temps per observar la situació d'oxidació. La situació de corrosió es mostra a la figura 10: la placa de prova 1 es va col·locar a l'aire lliure durant 6 mesos i es va observar que hi havia moltes restes d'òxid a la superfície sense netejar, mentre que la superfície només estava lleugerament rovellada després de la neteja amb làser. . La placa de prova 2 es va col·locar a l'interior a temperatura ambient durant 6 mesos, i es va observar que el color d'oxidació natural apareixia a la superfície sense netejar i no es va observar cap decoloració ni oxidació a la superfície després de la neteja amb làser, i encara era de color metàl·lic.
Fig. 10 Imatge de la mostra de placa d'acer inoxidable després de netejar-se durant 6 mesos
La tecnologia de neteja de superfícies làser pot eliminar ràpidament el color d'oxidació de la soldadura d'acer inoxidable i la zona afectada per la calor, així com la pintura i l'òxid a la superfície de l'acer inoxidable; La tecnologia de neteja de superfícies làser pot formar una nova capa de passivació amb bona resistència a la corrosió; la superfície d'acer inoxidable després de la neteja amb làser no té una gran diferència de color amb la superfície original.
Si voleu saber més informació sobre MRJ-Laser, visiteu:
Màquines de neteja per làser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Màquines de marcatge làser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Màquines de soldadura per làser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
