Лазерная очистка металла: преимущества, принцип работы, виды.

• Лазерная очистка ржавчины 
• Преимущества способа лазерной очистки ржавчины
• Очистка лазером. Сфера применения
• Оборудование для лазерной очистки
• Видео лазерной чистки
• Принцип работы очистителя
• Какие приборы используются для удаления ржавчины
• Как правильно пользоваться устройством для лазерной чистки
• Технология лазерной обработки поверхности
• Виды систем удаления ржавчины
• Особенности лазерных систем с ЧПУ
• Лазерная очистка неметаллов 
• Материалы, которые не подходят для лазерной очистки

Лазерная очистка - это способ бесконтактной обработки поверхности. Он позволяет удалить въевшиеся слои краски и лака, сажу, очистить железо от ржавчины. Чистящий лазер способен обезжиривать поверхность и счищать осаждения пыли и итоги окисления. Способна заменить в будущем пескоструйную обработку 

Очистка металла от ржавчины - безопасный и экологичный метод. Во время операции не используются вещества, наносящие вред оборудованию или порчу окружающей среде.

Минимальный расход энергии при использовании волоконно-оптического лазера позволяет активно применять его в различных сферах, смежных со сваркой, очисткой поверхностей и другими областями. Технология имеет высокие стандарты качества и надежности. Не подходит для камня. 

Лазерная очистка ржавчины 

Лазерная очистка ржавчины - это современная технология, используемая для удаления с материалов различных поверхностных загрязнений. Лазерная технология используется для выборочного удаления слоев ржавчины без повреждения основного материала. Этот процесс приобрел значительную популярность благодаря своей эффективности, точности и экологичности.

Высокоэнергетический лазерный луч фокусируется на ржавой поверхности, в результате чего частицы ржавчины поглощают энергию лазера. Это поглощение приводит к быстрому нагреву и испарению верхнего слоя, в результате чего он отделяется от поверхности материала.

Лазер испускает концентрированный луч света с определенной длиной волны, который сильно поглощается ржавчиной и окислами, но меньше поглощается нижележащим материалом. Параметры лазера, такие как длительность импульса, мощность и частота повторения, можно регулировать, чтобы оптимизировать процесс очистки для различных материалов и толщины ржавчины.

В отличие от традиционных методов удаления ржавчины, которые часто включают соскабливание, пескоструйную или химическую обработку, лазерная очистка ржавчины предлагает бесконтактное удаление, которое минимизирует повреждение материала и снижает необходимость подготовки поверхности после очистки.

Рис. 1. Лазерная очистка ржавчины. До и после

Преимущества способа лазерной очистки ржавчины

• Отсутствие образований токсичных веществ во время работы. Процесс абсолютно безопасен и не производит негативное воздействие на человеческий организм. 
• Отсутствие шума. Особая технология лазерной очистки ограничивает появление звуковых шумов, в то время как механический способ отличается большей громкостью и причиняет весомый дискомфорт.
• Высокая эффективность и качественная обработка нужного изделия. Остальные способы удаления ржавчины и коррозии не дают такого хорошего результата. При чистке лазером пользователь не контролирует качество процедуры, поэтому возможность допущения ошибки исключается. 
• Может применяться для чистки комбинированных поверхностей - выполненных из разных материалов. Например, стальные пластины с кожаной или любой другой отделкой.
• Простота в эксплуатации. Установка сама определяет оптимальный рабочий режим при автоматической работе. Также есть возможность ввода информации вручную. Для этого корпус устройства укомплектован специальным пультом и дисплеем.
• Не нуждается в расходных материалах. 
• Безопасна для зрения. Аппарат оснащен защитным кожухом. Необходимо работать в защитных очках. 
• Лазерная очистка металла может проводиться в ручном режиме с пультом дистанционного управления. 

Видео лазерной чистки

Лазерная очистка металла

Стационарная установка для лазерной очистки металла TORWATT S 1020

Лазерная очистка металла от ржавчины

Почему очистители металла называют "лазерный пескоструй" или "лазерный пескоструйный" аппарат?

Термин "лазерный пескоструйный аппарат" применяют для обозначения устройств очистки, основываясь на природе задачи, ради которых они работают. И пескоструйка или лазеры используются для очистки поверхности от различных продуктов окисления, коррозии и т. д.

Очистка лазером. Сферы применения

Лазерные станки для удаления ржавчины применяются во многих сферах. Самые основные: 

• Микроэксплуатация. Сюда входит обработка мелких деталей типа клемм, разъемов для электроники, а также проводов и плат, анилоксов и анилоксовых валов. Высокоточная работа способна убрать слой изоляции до 1 мкм, не повредив при этом основу. 
• Макроприменение. В этом случае установки на основе лазера обрабатывают предметы высокой ценности, чистку которых надо проводить очень осторожно. Сюда относятся ювелирные изделия (не поверхность драгоценных камней), археологические находки, монеты и другие ценные детали. Также подходит очистки деталей автомобиля (моторы, двигатели, кузов).
• Крупномасштабная эксплуатация. Активно практикуется на производствах в Китае. Сюда относится автомобильная и аэрокосмическая отрасль, военная и нефтеперерабатывающая промышленность.

Оборудование для лазерной очистки

Очистка поверхности металла от ржавчины

Принцип работы лазерного очистителя заключается в излучении светового потока или импульса прибором на металл. В случае отсутствия ржавчины луч лазера отражается от поверхности. Участки, подверженные коррозии, поглощают лазерный поток. Происходит переизбыток энергии, оксиловые частицы (оксилы) становятся менее прочными, разрушаются и отходят от основания. 

Из-за лазерного излучения высокой мощности коррозия подвергается плавлению и испаряется. 

Окислы плавятся при температуре 1600 градусов. Для плавки стали необходимы более высокие показатели. За счет этого не происходит разрушение металла, а сама поверхность не повреждается.

Лазерная очистка металла высокоэффективна. Качество процесса достигается ударной нагрузкой и воздействием на металл при помощи высоких температур. 

Операции можно проводить как на гладких, так и на рифленых изделиях. Может счищать застаревшую краску и не повреждать основное покрытие. 

Какие инструменты используют для удаления ржавчины?

Для избавления от ржавчины используются полностью автоматизированные устройства. С их помощью любую очистку можно сделать более качественной. Их отличает самостоятельное выполнение функций и отсутствие необходимости полного вмешательства в процесс. 

Виды установок для удаления коррозии различаются по типу мощности лазера: 

• 12-20 Вт. Аппарат с малой мощностью. Питание за счет аккумуляторов;
• 100-400 Вт. Системы с компактными размерами. Применимы для средних изделий. 
• До 1000 Вт. Мощные стационарные установки с увеличенной рабочей способностью. Работают на протяжении 100 000 часов. После замены головки можно будет продолжить эксплуатацию устройства. 

Как правильно пользоваться устройством для лазерной чистки?

Лазер для очистки прост в использовании. Его технология представлена следующим образом: 

• запуск установки;
• сканирование металла и определение глубины коррозии;
• направление светового пучка на поверхность для удаления загрязнений;
• фиксация источника лазерного луча в определенном положении, пока не получится нужный результат. 

При контроле процесса абляции можно выборочно разрушать ржавчину или застарелое лакокрасочное покрытие с разной толщиной. 

Во время операции следует использовать средства индивидуальной защиты: защитная маска для лица и перчатки. 

Лазерная очистка металла от краски 

Лазерная очистка краски - это современный метод удаления краски с поверхностей с помощью лазерной технологии. Этот метод становится все более популярным благодаря своей эффективности и экологичности.

Традиционно для удаления краски используются химические растворители или абразивные методы, которые могут быть вредны как для окружающей среды, так и для очищаемой поверхности. Лазерная очистка краски предлагает более точное, контролируемое и щадящее решение, которое сводит к минимуму повреждение основного материала.

Очистка лазером краски включает в себя использование высокоэнергетического лазерного луча для нагрева краски до тех пор, пока она не разрушится и не испарится, оставив после себя чистую поверхность. Лазер может быть настроен на различные частоты и уровни мощности, что позволяет ему работать с различными материалами, включая металлы, сплавы и камень.

Одним из значительных преимуществ лазерной очистки краски является то, что она может удалить несколько слоев краски за один проход. Это делает его отличным выбором для удаления старых, неподатливых покрытий, для которых в противном случае потребовались бы агрессивные химикаты или механическое соскабливание.

Рис. 8. Лазерная очистка поверхности металла

Технологии лазерной обработки поверхности

Представлена в двух видах: 

• десорбция;
• абляция при помощи лазера. 

Абляция

Рис. 7. Процесс абляции при помощи лазера

Рис. 9. Абляция по металлу

Метод абляции основан на импульсном излучении, которое воздействует на выбранную часть и испаряет ржавчину. Коррозия возвышается над неповрежденным металлом в виде плазменное облако и полностью рассасывается. 

Запуск абляции происходит из-за резкого перепада температур. Лазер может разогреть металлическую поверхность до температуры свыше 160000 градусов. 

Рабочая операция проводится за два последовательных шага: 

1. Металл сканируется установкой;
2. Выбирается подходящая мощность и активируется снятие ржавых элементов. 

После окончания очистки нужно лишь выключить устройство. 

Десорбция

Процесс десорбции характеризуется мягким методом обработки. В этом случае ржавчина разрушается при помощи фотонного пучка, который приподнимает коррозию в формате чешуек, а не цельной пленки. 

Нагрев поверхности происходит сразу за один цикл.

За счет щадящего эффекта десорбцию применяют для обработки сложных изделий с рифленой формой, отверстиями или пазами, декоративной отделкой. 

Для удаления ржавчины толщиной в 50-75 мкр достаточно лазера, мощностью в 106 Вт/кв, с диаметром фотонного пучка не более 100 мкр.

Виды систем удаления ржавчины

Устройства для очистки лазером металлических и пластиковых поверхностей классифицируются на:

• Легко транспортируемые системы (ранец)

Системы, подверженные транспортировке, наиболее компактны и удобны. Они состоят из следующих приспособлений:

• оптический кабель (длина до 40 м):
• лазерный источник света;
• лазерный пистолет.

Мощность - от 20 до 1000 Вт.

Используются лазерные пескоструи, которые могут устраивать прецизионную обработку поверхностей разных площадей - от небольших, до наиболее масштабных.

Главные представители этого вида - системы лазерной очистки ранцевого типа. Они отличаются маленьким весом (до 18 кг) и легким управлением, за счет чего хорошо показывают себя при работе в труднодоступных местах.

• Инструмент для интеграции в производство

В качестве специализированных систем выступают компактные стационарные твердотельные и волоконные лазеры Nd:YAG. Они созданы специально для работы на производстве. В первую очередь, это конвейерная лазерная очистка.

Системы данного типа не так компактны, но оптимизированы для максимальной эффективности в своей сфере. Они отличаются более скорой окупаемостью из-за полного вхождения в автоматизированный производственный процесс, связанный с промышленностью. Длина кабеля может меняться в зависимости от модели.

Решения для автоматизированных и роботизированных систем

Чистящие лазеры интегрировали в сторону автоматизированных систем, что характеризуется лучшей оптимизацией и высокой точностью. Мы гарантируем полноценное техническое обслуживание, участие при пусконаладке, помощь в эксплуатации.

Особенности лазерных систем чистки с ЧПУ (числовое программное управление)

Лазерные очищающие системы обладают следующими характеристиками:

• Высокая скорость: полное перекрытие импульсов происходит за 5 мин/м2
• Оснащены лучшими показателями для обработки сварных элементов
• Удобная система, для работы которой достаточно простого включения
• Воздушный метод охлаждения до 300 Вт
• Частота импульсов. От 25 кГЦ до 500 кГц
• Срок гарантии - от 2 лет. Есть возможность продления до 3 лет
• Длительный срок службы - 100 000 рабочих часов, долговечность и готовность работать 24/7
• Все разработанные системы включают специальную подготовку: по эксплуатации класса 4 и лазерной безопасности
• Компактный размер и эффективность систем
• За счет тщательной разработки устройств, система стала практически бесшумной
• Металл после обработки не повреждается и сохраняет свои качественные внешние показатели
• Особенность данной разработки - мобильность и низкое потребление электроэнергии.

Лазерная очистка неметаллов 

Лазерная очистка пластика

Чаще всего лазерная абляция не подходит для очистки пластмасс. Однако в некоторых случаях лазер может быть использован при подготовке к склеиванию пластиковых деталей. Лазеры работают путем удаления любых адгезионных барьеров и верхнего слоя пластмассы. Промышленное использование доказало эффективность лазеров для очистки армированного волокнами полиуретана и предварительной обработки углепластика, но они могут быть не столь эффективны для других видов пластика. 

Лучший способ определить, будет ли лазер работать на пластиковых изделиях - это протестировать совместимость материала и оборудования перед покупкой. 

Лазерная очистка керамики

Как и при очистке металлов, лазерная очистка керамики работает путем воздействия на поверхностные загрязнения тысячами лазерных импульсов в секунду. Этот процесс безопасен для керамического слоя подложки и создает мало отходов, которые обычно улавливаются встроенной в лазер всасывающей насадкой.

При очистке лазером ключом к успеху является правильно откалиброванный аппарат. Поэтому выбор лазера с правильным уровнем мощности, настройками и оптикой имеет решающее значение. 

Сферы применения лазерной очистки керамики

• Печатные валики;
• Керамические формы;
• Исторические артефакты.

Лазерная очистка камня

Чистящие лазеры достаточно мощны, чтобы удалять слои ржавчины с военных кораблей, но также могут использоваться для более бережной очистки, требующей высокой точности - например, для удаления грязи и налета с натурального камня. К ним относятся: 

• мрамор; 
• гранит;
• известняк;
• бетон;
• кирпич.

Лазеры для очистки использовались в королевских гробницах в Египте для удаления накопившегося за тысячи лет налета, в то время как даже ручные методы очистки оказались слишком абразивными. 

Одним из преимуществ использования чистки лазером натурального камня является его способность мягко удалять слои грязи, не повреждая подложку. Благодаря мобильности, мощности и точности лазерные системы очистки могут стать эффективным решением для многих проектов по очистке камня.

Рис. 12. Лазерная очистка камня

Сферы применения лазерной очистки натурального камня

• восстановление каменных статуй, орнаментов;
• реставрация исторических архитектурных поверхностей;
• очистка фасадов каменных зданий;
• лазерная очистка граффити со стен; 
• очистка промышленных загрязнений.

Материалы, которые не подходят для лазерной очистки

Лазеры могут использоваться в самых разных областях, но есть материалы, которые просто не пригодны для лазерной очистки. К ним часто относятся:

Лазерная очистка дерева

Даже точно настроенным лазерам с опытными операторами будет трудно последовательно очищать деревянные поверхности, не прожигая и не повреждая слой древесины. В отзывах опытные мастера пишут о том, что это связано с чувствительностью к повреждениям и абсорбцией деревянных материалов.

Чистка стекла лазером

Очистка стекла с помощью лазера возможна в редких случаях, но ее эффективность зависит от состава стекла и лазерной системы, настроенной специально для данной поверхности. 

Очистка резины и эластомеров

За исключением автоматизированного процесса, используемого при производстве шин, лазерное оборудование не подходит для использования на большинстве резиновых и эластомерных материалов. Это связано с тем, что очистка резины требует предельной точности, чего нельзя обеспечить при ручной очистке.

Многие пластмассы

Как уже говорилось ранее, лазерная очистка пластмасс полностью зависит от ее вида и состава. Лучший способ определить подходит ли ваш лазер для пластиковых изделий - это протестировать его перед применением. 

Лазерная очистка является важной частью лазерной обработки металлов, предлагая бесконтактное и экологически безопасное решение для удаления загрязнений и улучшения качества поверхности. Универсальность и эффективность технологии, делают ее ценным инструментом для многих отраслей промышленности.