Laserrengöring och laserytan grovning Precision Sheet Metal Manufacturing Dagens prestationer skulle helt enkelt inte vara möjliga utan laserteknik. Laserskärning är redan allestädes närvarande och lasersvetsning (oavsett om det är automatiserat eller manuellt) ökar också snabbt popularitet. Men lasrar gör mer än bara klippt och svetsar, de kan rengöra. Även om laserrengöringsteknologi ännu inte har blivit populär, har den etablerat sig i applikationer som färg- och rostavlägsnande, särskilt i specialiserade rengöringsapplikationer inom branscher som flyg- och fordon. De flesta laserrengöringsutrustning använder skanningsoptik som rör laserstrålen med hastigheter på flera meter per sekund för att projicera den i önskad form (till exempel en cirkel eller rektangel) på ytan.
Vad exakt är laserrengöring?
Laserrengöring omfattar en rad olika processer som ingår i två huvudkategorier. Den ena är avlägsnande av ytföroreningar, och den andra är "gravyr" eller "texturering" på en yta för att rymma specifik beläggning, limbindning eller andra applikationsbehov. Medan förorenande borttagning (känd som "rengöring") och laserstrukturering kan använda liknande eller till och med samma utrustning, är de två processerna distinkta och tillverkarna väljer mellan de olika kategorierna beroende på deras behov.
Hur lasrar rena?
I kärnan handlar laserrengöring om att ta bort ytföroreningar, såsom rost och oönskad färg. Utrustningen är ofta utrustad med ett rökutdragssystem som fångar föroreningar som tas bort av lasern. I vissa kritiska flyg- och rymdapplikationer, såsom rengöring av titan, används en skärmningsgas för att förhindra oxidbildning. I många vanliga tillämpningar arbetar lasrar av ablering av ytföroreningar. Ablation (omvandling av ett fast ämne direkt till en gas) fungerar bäst när ablationströskeln för föroreningar är långt under basmetallen, så att lasern kan finförstäas föroreningar utan att påverka metallytan. Energin som levereras av lasern utför rengöringsoperationen på olika sätt, beroende på att materialet tas bort. Till exempel skapar lasern ibland en termisk chockeffekt på ytan, vilket orsakar skillnaden i termiska expansionskoefficienter mellan ytskräp såsom rost och basmetallen, och chocken skapar en "skakning" av rostpartiklar till ytan. I andra fall förbränner laserens värme materialet som tas bort, som vanligtvis är färg eller andra organiska beläggningar.
Oljeföroreningar är transparent för lasrar, så det tas inte bort genom ablation eller termisk chock. I det här fallet "kokar" laser "vissa delar av oljan. Specifikt värmer lasern små områden på metallytan, vilket får oljedroppar att hoppa från ytan i luften, där rökuttagssystemet fångar dessa droppar. "I dessa applikationer är rökuttagssystemet lika viktigt som själva lasern.
Laserstrukturer
Lasrar erbjuder precision som är svår att matcha med andra verktyg. Laserkraft, pulsvaraktighet och strålprofil kan justeras så att processen endast tar bort den avsedda delen och lämnar andra områden som inte påverkas. Precis som laserrengöring tar bort föroreningar medan de lämnar basmetallen intakt, kan laserstrukturen också göras med exakt kontroll. I dessa processer är laserstrålen vanligtvis en gaussisk stråle med hög energi i mitten av strålen, vilket avlägsnar metallskiktet och får metallen under den att genomgå en omedelbar tillståndsförändring från fast till vätska och tillbaka till fast ämne. Processen använder vanligtvis enstaka lasrar, som möjliggör mycket små fläckstorlekar och skapar extremt exakta strukturer. En analogi kan dras till sprängning, där storleken på varje sandkorn kontrolleras exakt, även om laserstrukturer fungerar på ett helt annat sätt att behandla ytan med laserens värme snarare än den fysiska effekten av sandkornen. I vissa metalltillverkningsapplikationer kan laserstrukturering exakt mönster en yta för att ändra sina egenskaper, till exempel att göra den hydrofob. Dessa precisionstrukturer använder vanligtvis lasrar med mycket korta pulsvaror, vanligtvis mätt i picosekunder eller femtosekunder. Många andra textureringsapplikationer används för att förbereda metallytor för beläggningar utan användning av korn eller rengöringskemikalier.
.
Automatiserade applikationer
Automatiserad laserrengöring blir vanligare i miljöer med låg mix, högvolym. Rengöring av batterisvetsar är till exempel en typisk applikation. "Dessa system bearbetar miljoner delar och svetsar flera arbetsstycken per sekund för att rengöra ytor." Smörjborttagning efter stämpel är en annan växande applikation. Tidigare förlitade sig dessa operationer på stora rengöringslinjer för att förbereda stämplingar för beläggning, med stora mängder vatten som lätt var förorenat med metall och annat skräp och svårt och dyrt att hantera. Bondförberedelser är ett annat viktigt applikationsområde, särskilt laserstrukturering. I vissa fall kan huset behöva monteras med ett specifikt lim som matchar en yta med en specifik struktur eller mönster. Bromsbeläggstillverkning använder en liknande teknik, där laserstruktureringen av metallytan innan bromsbelägget placeras.
Ersätter sandblästring?
Hastighets- och kvalitetsfördelarna med lasersvetsning är välkända, varför det alltmer dyker upp på butiksgolvet. Så kan laserstrukturen ersätta sandblästring? Automatiserad utrustning fungerar bra i högvolym, lågblandade situationer, särskilt för enkla delgeometrier. Men när delar blir mer komplexa och delkombinationer blir större ökar svårigheten med automatisering. Detta har att göra med arten av laserstrukturering, som idealiskt kräver att strålen är vinkelrätt mot metallytan, eller så nära vinkelrätt som möjligt.
Ett växande alternativ
Laserrengöring och struktur är inte lämpliga i alla fall beroende på föroreningar som måste tas bort och ytberedningskraven. Till exempel är lasrar inte bra på att ta bort kvarnskala från tjock varmrullad platta, särskilt i en automatiserad miljö som kräver hög genomströmning. Fortfarande visar laserrengöring och texturering stor potential, särskilt inom branscher som letar efter skickliga arbetare. Sandblästring och kemiska rengöringsmedel gör ofta miljön mindre än orörd. "Många vill se grönare, mer hållbara processer inom tillverkningen," sa Miller Cordeiro, innehållschef på Laser Photonics. "Laserrengöring och liknande tekniker ger tillverkare fler alternativ samtidigt som de hjälper dem att förbättra sin avkastning på investeringen." Att ersätta alla korn och kemikalier med lasrar, tillsammans med rätt säkerhetsprotokoll (PPE, ljussäkerhet, sammankopplade kapslingar med lämpligt lasersäkerhetsglas), kan göra fabriksgolvet till en renare och mer attraktiv plats att arbeta. För en bransch som ständigt letar efter nya sätt att locka arbetare är det verkligen en bra idé att skapa en bättre arbetsmiljö.
