Onderzoek naar laserreinigingstechnologie van roestvrij staal
Dit artikel introduceert het concept en het basisprincipe van laserreinigingstechnologie en gebruikt de experimentele methode om het effect van laserreiniging van roestvrijstalen oppervlakken te bestuderen. De test toont aan dat de lasertechnologie voor oppervlaktereiniging snel de oxidatiekleur van roestvrijstalen lassen en door hitte aangetaste zone kan verwijderen, evenals de verf en roest op het roestvrijstalen oppervlak, en een nieuwe passiveringslaag kan vormen.
Basisprincipe van laserreinigingstechnologie
Laserreinigingstechnologie verwijst naar het gebruik van een hoogenergetisch laserstraalbestralingswerkoppervlak, zodat het oppervlak van het vuil, roestvlekken of coatings onmiddellijke verdamping of stripping optreedt, snelle effectieve verwijdering van het oppervlak van het reinigingsobject of oppervlaktecoating, dus om tot een schoon proces te komen.
Lasers worden samen met elektronenbundels en ionenbundels gezamenlijk aangeduid als hoogenergetische bundels. Het gemeenschappelijke kenmerk is dat de stralen een hoge energie dragen om in de ruimte te zenden. Door te focussen kan de instraling met een vermogensdichtheid van 104-1015W/cm² worden verkregen nabij het brandpunt, de warmtebron met de hoogste intensiteit. . Laser heeft de kenmerken van hoge helderheid, hoge directiviteit, hoge monochromaticiteit en hoge coherentie, die ongeëvenaard zijn door gewone lichtbronnen. Met behulp van de hoge helderheid van de laser kan, na te zijn scherpgesteld door de lens, een temperatuur van duizenden of zelfs tienduizenden graden in de buurt van het brandpunt worden gegenereerd. Door de hoge gerichtheid van de laser kan de laser efficiënt over lange afstanden worden verzonden. De monochromaticiteit van de laser is extreem hoog en de golflengte is enkelvoudig, wat bevorderlijk is voor focussering en golflengteselectie. Het laserlicht dat door de laser wordt uitgezonden, wordt door de optische vezel naar de focuslens overgebracht en bereikt na het focusseren het oppervlak van het te reinigen werkstuk vanuit het binnenste gat van het mondstuk. Gewoonlijk wordt een mondstuk gebruikt, met behulp van een mondstuk met kleine opening coaxiaal met de laser om een gas onder druk in de reinigingszone te blazen. Het gas wordt geleverd door de hulpgasbron en de belangrijkste functie ervan is om te voorkomen dat de lens wordt vervuild door spatten en rook, en om het oppervlak van het werkstuk te zuiveren en het thermische effect van de laser en het materiaal te versterken.
Zoals weergegeven in figuur 1, worden de verontreinigende stoffen op het oppervlak van het object, na het absorberen van de laserenergie, ofwel verdampt en vervluchtigd, of onmiddellijk verwarmd en geëxpandeerd om de adsorptiekracht van het oppervlak op de deeltjes te overwinnen, zodat ze kunnen worden gescheiden van het oppervlak van het object, waardoor het doel van reiniging wordt bereikt. Op dit moment zijn er enkele meningsverschillen over het mechanisme van laserreiniging, maar de meeste mechanismen kunnen redelijkerwijs enkele verschijnselen verklaren in experimenten met laserreiniging, die over het algemeen laserverdampingsdecompositie, laserpeeling, thermische uitzetting van vuildeeltjes, trillingen van het substraatoppervlak en er zijn. zijn vier aspecten van deeltjestrilling; bovendien is laserreiniging vaak het resultaat van de gelijktijdige werking van meerdere mechanismen.
Figuur 1 Principe van laserreiniging
Laserreinigingsmechanisme volgens de oppervlakteadhesie en de thermofysische parameters van het substraat variëren in grootte. Wanneer de oppervlaktehechting en de thermofysische parameters van het substraatmateriaal aanzienlijk verschillen, omvat het laserreinigingsmechanisme: ablatieverdamping, thermische vibratie en thermische schokmechanisme en akoestisch verbrijzelingsmechanisme, zoals laserreinigende verf en rubberlaag. Wanneer de oppervlakteadhesie en het substraatmateriaal thermofysische parameters niet verschillen, voornamelijk ablatieverdampingsmechanisme in actie, zoals laserroestverwijdering.
Testonderzoek voor het reinigen van roestvrijstalen lasoppervlakken
Mijn bedrijf langdurige massaproductie van T4003 roestvrijstalen carrosserie van het voertuig, en het grootste deel van de roestvrijstalen carrosserie, roestvrijstalen materialen bij het lassen, lokale onderdelen als gevolg van de montagekloof is super slecht, wat resulteert in een grote warmte-inbreng, vooral wanneer het gebruik van een dunne plaat van ongeveer 3 mm leidt tot oppervlakte-oxidatie nabij de roestvrijstalen las en las terug, waardoor de oorspronkelijke passiveringslaag van het materiaal wordt vernietigd, zodat de corrosieweerstand van het materiaal wordt verminderd of zelfs faalt. Sommige producten met een uiterlijk van roestvrij staal hoeven niet te worden geverfd of geverfd met transparante kleurvernis, overmatige oxidatie veroorzaakt door het kleurverschil zal de algehele schoonheid van het voertuig ernstig aantasten. Over-oxidatie van roestvrijstalen lasnaad komt voornamelijk voor op het buitenoppervlak van het lichaam, zoals de zijwand, de onderste zijwandplaat en andere delen, met name de zijwand en eindwandplaat (eindwand dwarsband) verbindingsdelen, zoals weergegeven in Figuur 2.
Afbeelding 2 Roestvaststalen behuizing, buitenoppervlak van de las, door hitte aangetaste zone, overmatige oxidatie
In overeenstemming met de aanbevelingen van de AWS D18.2-standaard en AS 1554,6-standaard, mag het oppervlak van de las en de door warmte beïnvloede zone lichte strokleurige oxiden hebben, en monsters 1 ~ 3 in figuur 3, blauw, bruin en zwart oxiden voldoen niet aan de eisen. Naast lasoxidatie, roestvrijstalen behuizing bij de productie van lokale roest of andere verontreinigingen en andere problemen, is het project van plan om het gebruik van lasertechnologie voor het reinigen van oppervlakken te verifiëren om overmatige oxidatie en roest en andere onzuiverheden op het oppervlak van roestvrij staal te verwijderen. staal, en de corrosieweerstand van het behandelde oppervlak door de testmethode.
Figuur 3 Stalen roestvaststalen lasnaden en door hitte aangetaste zone oxidatieverkleuring (AWS D18.2:2009)
(1) Het testproces selecteert 65W handheld laserreinigingsapparaat, door parameteraanpassing kunnen verschillende effecten worden verkregen, verschillende behandelingseffecten onder verschillende parameters worden getoond in figuur 4, door verschillende tests, om de ideale oppervlaktetoestand, redelijke parameter te bereiken instellingen zijn als volgt:
① Laservermogen: 65W.
② Toevalligheid: 1.2.
③ Pulsbreedte: 30~240ns.
④ Pulsenergie: {{0}},1~ 0,8mJ, optimale energie 0,1~0,2mJ.
Afbeelding 4 Oppervlaktereinigingstest van roestvrij staal
(2) De testresultaten waren in staat om alle oxidelaag van de las- en door warmte aangetaste zone te verwijderen na behandeling door het laserreinigingsapparaat onder de bovenstaande parameters, zoals weergegeven in figuur 5 ~ figuur 7.
Figuur 5 Vergelijking van voor en na het reinigen van stompe lasnaden
Figuur 6 Vergelijking van voor en na frontale reiniging hoeklassen
Figuur 7 Vergelijking van voor en na het reinigen van de achterkant van de hoeklas
Volgens de behandelde oppervlaktetoestand op het verschil in lichtabsorptiesnelheid, door de golflengte en andere parameters aan te passen, kan de laser niet alleen de oxidelaag van het metaaloppervlak reinigen, maar ook snel de roest en verf van het roestvrijstalen oppervlak reinigen (zie figuur 8 ~ Figuur 9)
Figuur 8 Roestreiniging van de bovenste zijbalk
Figuur 9 Lakreiniging
Laser oppervlaktereiniging kan niet alleen de oxidelaag van de las- en hittebeïnvloede zone volledig verwijderen, maar ook een nieuwe passiveringslaag vormen om opnieuw roesten te voorkomen. Om de corrosieweerstand van de nieuwe passiveringslaag te verifiëren, werd een vergelijkende test van de corrosieweerstand onder natuurlijke en gesimuleerde omgevingen uitgevoerd. De test werd uitgevoerd door lokale laserreiniging van twee testplaten, die gedurende een bepaalde periode in verschillende omgevingen werden opgeslagen om de roestsituatie te observeren. De corrosiesituatie is weergegeven in figuur 10: Testplaat 1 is 6 maanden in de open lucht geplaatst en er werd vastgesteld dat er veel roestsporen waren op het niet gereinigde oppervlak, terwijl het oppervlak slechts licht geroest was na laserreiniging . Testplaat 2 werd gedurende 6 maanden binnen bij kamertemperatuur geplaatst en er werd waargenomen dat de natuurlijke oxidatiekleur verscheen op het ongereinigde oppervlak, en er werd geen verkleuring of roest op het oppervlak waargenomen na laserreiniging en het was nog steeds metaalachtig van kleur.
Afb. 10 Afbeelding van roestvrijstalen plaatmonster na reiniging gedurende 6 maanden
Lasertechnologie voor oppervlaktereiniging kan snel de oxidatiekleur van roestvrijstalen lasnaden en door warmte aangetaste zone verwijderen, evenals de verf en roest op het oppervlak van roestvrij staal; lasertechnologie voor oppervlaktereiniging kan een nieuwe passiveringslaag vormen met een goede corrosieweerstand; het oppervlak van roestvrij staal na laserreiniging heeft geen groot kleurverschil met het originele oppervlak.
Wilt u meer informatie over MRJ-Laser, bezoek dan:
Laserreinigingsmachines:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Lasermarkeermachines:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserlasmachines:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
