Лазерне очищення металу: особливості та порівняння з іншими методами обробки

У процесі виробництва та експлуатації поверхня металу може покриватися іржею, оксидними та масляними плівками, нагаром та іншими забрудненнями. Ця проблема частково вирішується використанням нержавіючих марок сталі та спеціальних покриттів. Однак, ці матеріали теж згодом забруднюються, крім того, вони коштують досить дорого — не скрізь можна застосовувати. Тому металеві поверхні потребують періодичного очищення для відновлення експлуатаційних властивостей.

Важливий момент – ця технологічна операція потрібна не лише видалення забруднень. Її активно використовують для зняття старого покриття, підготовки поверхні до полірування та інших видів обробки. Крім цього, регулярне очищення продовжує термін служби металевих виробів, оскільки допомагає позбутися іржі та хімічних забруднень.

Існує багато способів очищення металу: абразивний, дробометний та дробоструминний, хімічний, піскоструминний, аквабластінг, вуглекислотний та лазерний. Далі ми порівняємо ці технології, розберемо популярні в Україні  їх плюси та мінуси.

Піскоструминний (піскоструйна обробка поверхонь та виробів)

Метод також вважається підвидом абразивного, тільки як «засоб для чищення» використовується пісок. Матеріал подається за допомогою стисненого повітря під підвищеним тиском, внаслідок забруднення видаляються механічним способом. Основні переваги технології:

-  доступність - пісок коштує недорого і його можна купувати у великих обсягах;

-  висока швидкість очищення;

- простота конструкції

- зручність застосування, існують як стаціонарні, і ручні моделі;

- підходить для очищення великогабаритних конструкцій.

До мінусів відноситься  велика кількість брудного піску після завершення очищення, пісок потрібен сухий не вологий. Потрібен компресор високого тиску та  високої продуктивності, дорогі розхідники. Піскоструминні установки також відрізняються порівняно низьким ступенем автоматизації. Крім цього, вони не підходять для очищення твердосплавних та цінних виробів.

Аквабласт - гідрострумене очищення, очищення водою високого тиску - це очищення водою під високим тиском поверхонь і матеріалів без утворення пилу.

Даний метод використовується для очищення різних поверхонь (наприклад, поверхонь технологічного обладнання, корпусів суден, фасадів будівель і т. д.), при цьому струмінь води дозволяє удаляти з поверхні загрязнення будь-якої фізичної природи та хімічного складу: іржу, консерваційні мастила, лакофарбові. покриття, бітум, смолі, нагар, окалину, кокс, тощо.

Мала мобільність апаратів, підходить для очистки малих деталей.

Лазерна очистка

Вважається інноваційним та найбільш ощадним методом очищення металів. Особливість цієї технології полягає у безконтактному видаленні більшості видів забруднень, у тому числі стійких. Такий ефект досягається за рахунок утворення тонкого шару плазми та подальшого мікровибуху, який буквально випаровує бруд та практично не залишає після себе відходів. Таким способом можна швидко очистити метал від іржі, залишків лакофарбового покриття, оксидних плівок, технічних масел та нафтопродуктів, сажі, нагару та органічних забруднень, наприклад, водоростей та полімеризованих харчових масел.

Але це не всі переваги технології. До суттєвих плюсів можна віднести наступне:

- відмінна повторюваність - якість очищення завжди однакова;

немає потреби у розхідниках, після обробки не треба займатися збиранням відходів — їх просто немає;

- точний контроль лазерного променя - можна знімати шар забруднень завтовшки 1 мкм;

не ушкоджує поверхню металу та покриття з рідкісноземельних елементів, так як не контактує з ними;

- висока швидкість очищення - до 700 см ² / хв;

- можна використовувати в нафтохімічній промисловості - імпульсний лазерний промінь практично не нагріває метал, тим самим знижує ризик пожежі чи вибуху;

- високий рівень автоматизації процесу.

Завдяки високій точності лазерні апарати підходять для очищення дорогих виробів та мікрообробки плат, клем, дроту. Установки цього часто використовуються в ювелірній галузі, де вони успішно замінюють застарілі абразивні методи. Крім цього, за допомогою лазера можна видаляти забруднення з деталей складної форми, що мають гострі кути та рифлену поверхню.

До недоліків часто належать відносно висока вартість такого обладнання. При цьому забуваючи, що обслуговування та експлуатація лазерного апарату обходиться дешевше порівняно з іншими видами установок.

Окремо слід відокремити  про види лазерних апаратів для очищення металів. Їх два: імпульсні та безперервні

Імпульсні апарати
Ці установки генерують короткі лазерні імпульси заданої частоти і ширини, яку можна контролювати досить широкому діапазоні. Відрізняється високою точністю обробки та мінімальним нагріванням, за рахунок цього підходить для делікатних виробів, які погано переносять будь-які дії. За допомогою імпульсного лазера можна видаляти крапкові забруднення мікроскопічних розмірів.

Завдяки такій точності та високому ступеню контролю установки цього типу ідеально підходять для прецизійної обробки дорогих виробів у наступних галузях:

Медичні. Очищення парових та хімічних стерилізаторів, а також установок, які постійно контактують із розчинами солей та інших хімічних елементів, що утворюють стійкий осад.

Фармацевтичній. Імпульсні лазери ефективно видаляють стійкі забруднення та тверді опади зі стінок реакційних ємностей, судин для зберігання розчинів, міксерів, інструментів, форм та конвеєрних стрічок.

Електронні. За допомогою імпульсного лазера проводиться мікрообробка плат, очищення контактів, колодок, виделок, зняття ізоляції з кабелів та інших подібних виробів.

Реставрація історичних цінностей. Завдяки високій точності імпульсу, такі установки широко застосовуються для видалення забруднень із стародавніх виробів: монет, ювелірних прикрас, скульптур, рамок картин, дверей та ін.

Недолік таких машин – висока ціна. Проте, вона повністю окупається безпекою, точністю та низькими експлуатаційними витратами імпульсних установок.

Безперервні лазери
На відміну від імпульсних, ці установки генерують безперервний лазерний промінь. Завдяки цьому вони підходять для видалення забруднень на поверхні великої площі. Наприклад, безперервні лазери використовуються для очищення великих металоконструкцій, гребних гвинтів, турбін, трубопроводів великого діаметра тощо. До їхніх головних переваг належать:

- здатність швидко зняти товстий шар забруднень, таких як іржа, відкладення полімеризованих нафтопродуктів та олій;

- найнижчі витрати на експлуатацію 

- екологічна безпека – жодних агресивних хімічних речовин;

- не потрібні витратні матеріали та комплектуючі для обслуговування лазерної установки.

Лазерні установки безперервної дії часто використовуються в судно- та автомобілебудуванні, авіаційній, нафтохімічній та газовій промисловості. Крім цього, їх можна застосовувати для очищення залізничних колій від іржі, форм для виробництва шин та видалення графіті з будівель та асфальтових покриттів.

Але тут також не обійшлося без мінусів:

- точність нижче, ніж у імпульсних апаратів, тому їх не можна використовувати у високоточному виробництві;

- якість очищення нижче, можуть залишатися артефакти, які потрібно видаляти імпульсними лазерами або іншими методами;

- малоефективні у обробці неметалевих матеріалів.

Незважаючи на це, CW-лазери залишаються затребуваними в галузях, де необхідне очищення поверхонь великої площі. Крім цього, вони коштують дешевше за імпульсні.

З методами очищення металів розібралися і якщо ваш вибір – метод із використанням CW-лазера, то яке обладнання краще придбати? Ми рекомендуємо волоконні установки лазерного очищення Senfeng, про які розповімо докладніше.

Устаткування для лазерного очищення від компанії «Лідер лазер»

Переваги апаратів

- установки пересувні, можна переміщати у будь-яке зручне для їх габаритів місце;

- ширина робочої зони 1-20 мм x 1-300 мм;

- висока швидкість очищення - до 13000 мм/сек;

- контроль якості очищення у реальному часі;

- видалення забруднень з деталей складних форм та у важкодоступних місцях;

- підходять для очищення  металу та каменю;

- просте керування.

Пересувні апарати для лазерного очищення застосовуються у дрібносерійному виробництві, невеликих та середніх майстернях, СТО, ремонтних базах та на середніх промислових підприємствах. Це зручні та економічні апарати, які не потребують складного технічного обслуговування та витратних матеріалів.

Впровадження сучасних лазерних технологій очищення в багато сфер виробництва дозволяє знизити експлуатаційні витрати і спростити технологічні процеси. Лазери стають все більш популярними, тому що їх ефективність з кожним роком зростає. Вони з успіхом замінюють інші види обробки металів та поступово розширюють сферу свого застосування. Особливо визначні результати показують волоконні лазери - на даний момент це найбільш перспективна та економічна технологія.