Nerūdijančio plieno paviršių valymo lazeriu technologijos tyrimai
Straipsnyje pristatoma lazerinio valymo technologijos samprata ir pagrindinis principas, o eksperimentiniu metodu tiriamas nerūdijančio plieno paviršiaus valymo lazeriu poveikis. Bandymas rodo, kad lazerinio paviršiaus valymo technologija gali greitai pašalinti nerūdijančio plieno suvirinimo siūlių oksidacijos spalvą ir karščio paveiktą zoną, taip pat dažus ir rūdis nuo nerūdijančio plieno paviršiaus ir gali sudaryti naują pasyvavimo sluoksnį.
Valymo lazeriu technologijos pagrindinis principas
Valymo lazeriu technologija reiškia didelės energijos lazerio spinduliu apšvitinančio darbinio paviršiaus naudojimą, kad nešvarumų, rūdžių dėmių ar dangų paviršius akimirksniu išgaruotų arba nuvalytų, dideliu greičiu efektyviai pašalintų valymo objekto paviršiaus sukibimą arba paviršiaus dangą, kaip pasiekti švarų procesą.
Lazeriai kartu su elektronų ir jonų pluoštais bendrai vadinami didelės energijos pluoštais. Bendras bruožas yra tas, kad spinduliai perneša didelę energiją, perduodamą erdvėje. Fokusuojant, apšvitinimas, kurio galios tankis yra 104-1015W/cm², gali būti gaunamas šalia židinio taško, kuris yra didžiausio intensyvumo šilumos šaltinis. . Lazeris pasižymi didelio ryškumo, didelio kryptingumo, didelio monochromatiškumo ir didelio koherentiškumo savybėmis, kurios neprilygsta įprastiems šviesos šaltiniams. Naudojant didelį lazerio ryškumą, sufokusavus objektyvą, šalia židinio galima sukurti tūkstančių ar net dešimčių tūkstančių laipsnių temperatūrą. Didelis lazerio kryptingumas leidžia efektyviai perduoti lazerį dideliais atstumais. Lazerio monochromatiškumas yra labai didelis, o bangos ilgis yra vienas, o tai yra palanki fokusavimui ir bangos ilgio pasirinkimui. Lazerio skleidžiama lazerio šviesa perduodama iš optinio pluošto į fokusavimo lęšį, o sufokusavus iš vidinės antgalio angos pasiekia valomo ruošinio paviršių. Paprastai naudojamas purkštukas, kurio pagalba mažos angos antgalis yra koaksialinis su lazeriu, kad į valymo zoną būtų pučiamos slėginės dujos. Dujos tiekiamos iš pagalbinio dujų šaltinio, o pagrindinė jo funkcija – neleisti lęšiui užteršti purslų ir dūmų bei išvalyti ruošinio paviršių bei sustiprinti lazerio ir medžiagos šiluminį poveikį.
Kaip parodyta 1 paveiksle, sugėrę lazerio energiją, objekto paviršiuje esantys teršalai arba išgaruoja ir išgaruoja, arba akimirksniu įkaista ir išsiplečia, kad įveiktų dalelių paviršiaus adsorbcijos jėgą, kad būtų galima jas atskirti. nuo objekto paviršiaus, taip pasiekiant valymo tikslą. Šiuo metu yra tam tikrų nesutarimų dėl valymo lazeriu mechanizmo, tačiau dauguma mechanizmų gali pagrįstai paaiškinti kai kuriuos reiškinius atliekant valymo lazeriu eksperimentus, kurie paprastai apima lazerio garinimo skilimą, lazerio lupimą, nešvarumų dalelių terminį plėtimąsi, pagrindo paviršiaus vibraciją ir ten. yra keturi dalelių vibracijos aspektai; be to, valymas lazeriu dažnai yra kelių mechanizmų vienu metu veikimo rezultatas.
1 pav. Valymo lazeriu principas
Lazerinis valymo mechanizmas pagal paviršiaus sukibimą ir pagrindo termofizinius parametrus skiriasi dydžiu. Kai labai skiriasi paviršiaus sukibimas ir pagrindo medžiagos termofiziniai parametrai, į valymo lazeriu mechanizmą įeina: abliacinis garinimas, šiluminės vibracijos ir šiluminio smūgio mechanizmas bei akustinio sutrupinimo mechanizmas, pvz., lazerinio valymo dažai ir gumos sluoksnis. Kai paviršiaus sukibimas ir pagrindo medžiagos termofiziniai parametrai nesiskiria, daugiausia veikia abliacijos garinimo mechanizmas, pavyzdžiui, rūdžių šalinimas lazeriu.
Nerūdijančio plieno suvirinimo paviršiaus valymo bandymo tyrimas
Mano įmonė ilgalaikė masinė T4003 nerūdijančio plieno transporto priemonės kėbulo ir daugumos nerūdijančio plieno kėbulo, suvirinimo nerūdijančio plieno medžiagų, vietinių dalių gamyba dėl surinkimo tarpo yra itin prasta, todėl sunaudojama daug šilumos, ypač kai naudojant ploną maždaug 3 mm plokštę, paviršius oksiduojasi šalia nerūdijančio plieno siūlės ir suvirinamas atgal, sunaikinant pradinį medžiagos pasyvavimo sluoksnį, todėl medžiagos atsparumas korozijai sumažės arba net suges. Kai kuriems nerūdijančio plieno gaminiams nereikia dažyti arba dažyti skaidriu laku, per didelė oksidacija, kurią sukelia spalvų skirtumas, rimtai paveiks bendrą transporto priemonės grožį. Nerūdijančio plieno suvirinimo perteklinė oksidacija daugiausia vyksta išoriniame korpuso paviršiuje, pavyzdžiui, šoninėje sienelėje, apatinėje šoninės sienelės plokštėje ir kitose dalyse, ypač šoninės sienelės ir galinės sienelės plokštės (galinės sienos skersinės juostos) jungiamosiose dalyse, kaip parodyta 2 pav.
2 pav. Nerūdijančio plieno korpuso išorinis suvirinimo paviršius karščio paveikta zona, per didelė oksidacija
Pagal AWS D18.2 standarto ir AS 1554.6 standarto rekomendacijas, suvirinimo ir karščio paveiktos zonos paviršiuje leidžiama turėti šviesių šiaudų spalvos oksidų, o 3 pav. 1–3 pavyzdžiai – mėlyni, rudi ir juodi. oksidai neatitinka reikalavimų. Be suvirinimo siūlės oksidacijos, nerūdijančio plieno korpuso vietinių rūdžių ar kitų teršalų gamyboje ir kitų problemų, projekte ketinama patikrinti, ar naudojama lazerinė paviršiaus valymo technologija, siekiant atsikratyti per didelės oksidacijos, rūdžių ir kitų priemaišų nerūdijančio plieno paviršiuje. plieno ir apdoroto paviršiaus atsparumo korozijai taikant bandymo metodą.
3 pav. Nerūdijančio plieno suvirinimo siūlės ir karščio paveiktos zonos oksidacijos spalvos pakitimo pavyzdžiai (AWS D18.2:2009)
(1) Bandymo procese pasirenkamas 65 W rankinis lazerinis valymo įrenginys, reguliuojant parametrus galima gauti skirtingus efektus, skirtingi gydymo efektai pagal skirtingus parametrus parodyti 4 paveiksle, atliekant kelis bandymus, kad būtų pasiekta ideali paviršiaus būsena, pagrįstas parametras. nustatymai yra tokie:
① Lazerio galia: 65W.
② Taškinis sutapimas: 1.2.
③ Impulso plotis: 30 ~ 240 ns.
④ Impulso energija: {{0}}.1~ 0.8mJ, optimali energija 0.1~0.2mJ.
4 pav. Nerūdijančio plieno bandinio paviršiaus valymo bandymas
(2) Bandymo rezultatai galėjo pašalinti visą oksido sluoksnį iš suvirinimo ir karščio paveiktos zonos po apdorojimo lazeriniu valymo įrenginiu pagal aukščiau nurodytus parametrus, kaip parodyta 5–7 pav.
5 pav. Prieš ir po sandūrinių siūlių valymo palyginimas
6 pav. Prieš ir po priekinio suvirinimo siūlių valymo palyginimas
7 pav. Palyginimas prieš ir po valymo galinės suvirinimo siūlės pusės
Atsižvelgiant į apdoroto paviršiaus būseną dėl šviesos sugerties greičio skirtumo, reguliuojant bangos ilgį ir kitus parametrus, lazeris gali ne tik išvalyti metalo paviršiaus oksido sluoksnį, bet ir greitai nuvalyti nerūdijančio plieno paviršiaus rūdis ir dažus (žr. 8 pav. 9 pav.)
8 pav. Viršutinės šoninės sijos rūdžių valymas
9 pav. Valymas laku
Lazerinis paviršiaus valymas gali ne tik visiškai pašalinti suvirinimo ir karščio paveiktos zonos oksido sluoksnį, bet ir suformuoti naują pasyvinį sluoksnį, kad vėl nerūdytų. Siekiant patikrinti naujo pasyvavimo sluoksnio atsparumą korozijai, buvo atliktas lyginamasis atsparumo korozijai bandymas natūralioje ir imituojamoje aplinkoje. Bandymas buvo atliktas vietiniu lazeriu valant dvi bandomąsias plokšteles, kurios tam tikrą laiką buvo laikomos skirtingose aplinkose, kad būtų galima stebėti rūdijimo situaciją. Korozijos situacija parodyta 10 pav.: 1 bandomoji plokštelė buvo patalpinta atviroje lauko aplinkoje 6 mėnesiams ir pastebėta, kad ant nenuvalyto paviršiaus buvo daug rūdžių pėdsakų, o paviršius po valymo lazeriu buvo tik šiek tiek aprūdijęs. . 2 bandomoji plokštelė buvo patalpinta patalpoje kambario temperatūroje 6 mėnesiams ir buvo pastebėta, kad ant nenuvalyto paviršiaus atsirado natūrali oksidacijos spalva, o po valymo lazeriu paviršiuje nepastebėta jokios spalvos ar rūdžių, o ji vis dar buvo metalinės spalvos.
10 pav. Nerūdijančio plieno plokštės pavyzdys po 6 mėnesių valymo
Lazerinio paviršiaus valymo technologija gali greitai pašalinti nerūdijančio plieno suvirinimo siūlės oksidacijos spalvą ir karščio paveiktą zoną, taip pat dažus ir rūdis nuo nerūdijančio plieno paviršiaus; Lazerinio paviršiaus valymo technologija gali suformuoti naują pasyvavimo sluoksnį, turintį gerą atsparumą korozijai; nerūdijančio plieno paviršius po valymo lazeriu neturi didelio spalvos skirtumo nuo pradinio paviršiaus.
Jei norite sužinoti daugiau informacijos apie MRJ-Laser, apsilankykite:
Lazerinės valymo mašinos:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Lazerinio žymėjimo mašinos:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Lazerinio suvirinimo aparatai:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
