Pesquisa de tecnologia de limpeza a laser de superfície de aço inoxidável
Este artigo apresenta o conceito e o princípio básico da tecnologia de limpeza a laser e utiliza o método experimental para estudar o efeito da limpeza a laser da superfície de aço inoxidável. O teste mostra que a tecnologia de limpeza de superfície a laser pode remover rapidamente a cor de oxidação das soldas de aço inoxidável e da zona afetada pelo calor, bem como a tinta e a ferrugem na superfície do aço inoxidável, e pode formar uma nova camada de passivação.
Princípio básico da tecnologia de limpeza a laser
A tecnologia de limpeza a laser refere-se ao uso de superfície de trabalho de irradiação de feixe de laser de alta energia, de modo que a superfície da sujeira, manchas de ferrugem ou revestimentos ocorram evaporação instantânea ou remoção, remoção eficaz de alta velocidade da adesão da superfície do objeto de limpeza ou revestimento de superfície, de modo para conseguir um processo limpo.
Lasers, juntamente com feixes de elétrons e feixes de íons, são coletivamente chamados de feixes de alta energia. A característica comum é que os feixes carregam alta energia para transmitir no espaço. Ao focalizar, a irradiação com densidade de potência de 104-1015W/cm² pode ser obtida próximo ao ponto focal, que é a fonte de calor com maior intensidade. . O laser tem as características de alto brilho, alta diretividade, alta monocromaticidade e alta coerência, incomparáveis às fontes de luz comuns. Usando o alto brilho do laser, após ser focalizado pela lente, uma temperatura de milhares ou mesmo dezenas de milhares de graus pode ser gerada próximo ao foco. A alta diretividade do laser permite que o laser seja transmitido de forma eficiente em longas distâncias. A monocromaticidade do laser é extremamente alta e o comprimento de onda é único, o que favorece a focagem e a seleção do comprimento de onda. A luz do laser emitida pelo laser é transmitida da fibra óptica para a lente de focagem e, após a focagem, atinge a superfície da peça a ser limpa a partir do orifício interno do bico. Normalmente é utilizado um bocal, com o auxílio de um pequeno bocal de orifício coaxial com o laser para soprar um gás sob pressão na zona de limpeza. O gás é fornecido pela fonte de gás auxiliar, e sua principal função é evitar que a lente seja poluída por respingos e fumaça, purificar a superfície da peça e fortalecer o efeito térmico do laser e do material.
Conforme mostrado na Figura 1, após absorver a energia do laser, os poluentes na superfície do objeto são vaporizados e volatilizados, ou são instantaneamente aquecidos e expandidos para superar a força de adsorção da superfície nas partículas, para que possam ser separadas da superfície do objeto, alcançando assim a finalidade de limpeza. Atualmente, existem algumas divergências sobre o mecanismo de limpeza a laser, mas a maioria dos mecanismos pode explicar razoavelmente alguns fenômenos em experimentos de limpeza a laser, que geralmente incluem decomposição por vaporização a laser, peeling a laser, expansão térmica de partículas de sujeira, vibração da superfície do substrato e são quatro aspectos da vibração das partículas; além disso, a limpeza a laser é muitas vezes o resultado da ação simultânea de vários mecanismos.
Figura 1 Princípio da limpeza a laser
Mecanismo de limpeza a laser de acordo com a adesão da superfície e os parâmetros termofísicos do substrato variam em tamanho. Quando a adesão da superfície e os parâmetros termofísicos do material do substrato diferem significativamente, o mecanismo de limpeza a laser inclui: vaporização por ablação, mecanismo de vibração térmica e choque térmico e mecanismo de quebra acústica, como tinta de limpeza a laser e camada de borracha. Quando a adesão superficial e os parâmetros termofísicos do material substrato não diferem, principalmente o mecanismo de vaporização por ablação em ação, como remoção de ferrugem a laser.
Pesquisa de teste de limpeza de superfície de solda de aço inoxidável
Minha empresa de produção em massa a longo prazo de T4003 corpo de aço inoxidável do veículo, e a maior parte do corpo de aço inoxidável, materiais de aço inoxidável na soldagem, peças locais devido à lacuna de montagem é super pobre, resultando em grande entrada de calor, especialmente quando utilizando uma placa fina de cerca de 3mm, levará à oxidação da superfície próxima à solda do aço inoxidável e solda de volta, destruindo a camada de passivação original do material, de modo que a resistência à corrosão do material seja reduzida ou mesmo falha. Alguns produtos com aparência de aço inoxidável não requerem pintura ou pintura com verniz de cor transparente, a oxidação excessiva causada pela diferença de cor afetará seriamente a beleza geral do veículo. A superoxidação da solda de aço inoxidável ocorre principalmente na superfície externa do corpo, como a parede lateral, a placa da parede lateral inferior e outras peças, especialmente as peças de conexão da parede lateral e da placa da parede final (banda transversal da parede final), conforme mostrado em Figura 2.
Figura 2 Superfície externa do corpo de aço inoxidável solda zona afetada pelo calor oxidação excessiva
De acordo com as recomendações do padrão AWS D18.2 e do padrão AS 1554.6, a superfície da solda e da zona afetada pelo calor pode ter óxidos de cor palha clara e amostras 1~3 na Figura 3, azul, marrom e preto óxidos não atendem aos requisitos. Além da oxidação da solda, corpo de aço inoxidável na produção de ferrugem local ou outros contaminantes e outros problemas, o projeto pretende verificar o uso da tecnologia de limpeza de superfície a laser para se livrar da oxidação excessiva e ferrugem e outras impurezas na superfície do aço inoxidável aço, e a resistência à corrosão da superfície tratada através do método de ensaio.
Figura 3 Solda de aço inoxidável e amostras de descoloração de oxidação da zona afetada pelo calor (AWS D18.2:2009)
(1) O processo de teste seleciona o dispositivo de limpeza a laser portátil de 65W, através do ajuste de parâmetros, diferentes efeitos podem ser obtidos, diferentes efeitos de tratamento sob diferentes parâmetros são mostrados na Figura 4, através de vários testes, a fim de alcançar o estado de superfície ideal, parâmetro razoável configurações são as seguintes:
① Potência do laser: 65W.
② Coincidência pontual: 1.2.
③ Largura de pulso: 30~240ns.
④ Energia de pulso: {{0}}.1~ 0.8mJ, energia ideal 0.1~0.2mJ.
Figura 4 Teste de limpeza de superfície de amostra de aço inoxidável
(2) Os resultados do teste foram capazes de remover toda a camada de óxido da solda e da zona afetada pelo calor após o tratamento pelo dispositivo de limpeza a laser sob os parâmetros acima, conforme mostrado na Figura 5 ~ Figura 7.
Figura 5 Comparação de antes e depois da limpeza de soldas de topo
Figura 6 Comparação de antes e depois da limpeza frontal de soldas de filete
Figura 7 Comparação de antes e depois de limpar a parte de trás da solda de filete
De acordo com o estado da superfície tratada na diferença na taxa de absorção de luz, ajustando o comprimento de onda e outros parâmetros, o laser pode não apenas limpar a camada de óxido da superfície do metal, mas também limpar rapidamente a ferrugem e a pintura da superfície de aço inoxidável (veja a Figura 8 ~ Figura 9)
Figura 8 Limpeza de ferrugem da viga lateral superior
Figura 9 Limpeza de verniz
A limpeza de superfície a laser pode não apenas remover completamente a camada de óxido da solda e da zona afetada pelo calor, mas também formar uma nova camada de passivação para evitar ferrugem novamente. Para verificar a resistência à corrosão da nova camada de passivação, foi realizado um teste comparativo de resistência à corrosão em ambientes naturais e simulados. O teste foi realizado por meio de limpeza a laser local de duas placas de teste, que ficaram armazenadas em ambientes diferentes por um período de tempo para observar a situação de ferrugem. A situação de corrosão é mostrada na Figura 10: A placa de teste 1 foi colocada em ambiente aberto ao ar livre por 6 meses, e observou-se que havia muitos traços de ferrugem na superfície não limpa, enquanto a superfície estava apenas levemente enferrujada após a limpeza a laser . A placa de teste 2 foi colocada em ambiente interno em temperatura ambiente por 6 meses, e observou-se que a cor natural de oxidação apareceu na superfície não limpa, e nenhuma descoloração ou ferrugem foi observada na superfície após a limpeza a laser, e ainda era de cor metálica.
Fig. 10 Imagem da amostra da placa de aço inoxidável após a limpeza por 6 meses
A tecnologia de limpeza de superfície a laser pode remover rapidamente a cor de oxidação da solda de aço inoxidável e da zona afetada pelo calor, bem como a tinta e a ferrugem na superfície do aço inoxidável; a tecnologia de limpeza de superfície a laser pode formar uma nova camada de passivação com boa resistência à corrosão; a superfície do aço inoxidável após a limpeza a laser não tem grande diferença de cor com a superfície original.
Se você quiser saber mais informações sobre a MRJ-Laser, visite:
Máquinas de limpeza a laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Máquinas de marcação a laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Máquinas de solda a laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
