מחקר טכנולוגיית ניקוי לייזר משטח נירוסטה
מאמר זה מציג את הרעיון והעיקרון הבסיסי של טכנולוגיית ניקוי לייזר, והוא משתמש בשיטה הניסיונית כדי לחקור את ההשפעה של ניקוי לייזר של משטח נירוסטה. הבדיקה מראה שטכנולוגיית ניקוי משטחי הלייזר יכולה להסיר במהירות את צבע החמצון של ריתוכים מנירוסטה ואזור מושפע חום, כמו גם את הצבע והחלודה על משטח הנירוסטה, ויכולה ליצור שכבת פסיבציה חדשה.
טכנולוגיית ניקוי בלייזר עיקרון בסיסי
טכנולוגיית ניקוי לייזר מתייחסת לשימוש במשטח עבודה עם קרינת קרן לייזר באנרגיה גבוהה, כך שמשטח הלכלוך, כתמי החלודה או הציפויים מתרחשים אידוי או הפשטה מיידית, הסרה יעילה במהירות גבוהה של הידבקות משטח ניקוי או ציפוי פני השטח, כך כדי להשיג תהליך נקי.
לייזרים, יחד עם קרני אלקטרונים וקרני יונים, מכונים ביחד קרני אנרגיה גבוהה. המאפיין המשותף הוא שהאלומות נושאות אנרגיה גבוהה לשידור בחלל. על ידי מיקוד, ניתן להשיג את הקרינה בצפיפות הספק של 104-1015W/cm² בסמוך לנקודת המוקד, שהיא מקור החום בעל העוצמה הגבוהה ביותר. . ללייזר יש מאפיינים של בהירות גבוהה, כיווניות גבוהה, מונוכרומטיות גבוהה וקוהרנטיות גבוהה, שאין כמותם במקורות אור רגילים. באמצעות הבהירות הגבוהה של הלייזר, לאחר מיקוד על ידי העדשה, ניתן ליצור טמפרטורה של אלפי או אפילו עשרות אלפי מעלות ליד הפוקוס. הכיווניות הגבוהה של הלייזר מאפשרת העברת הלייזר ביעילות למרחקים ארוכים. המונוכרומטיות של הלייזר גבוהה במיוחד ואורך הגל הוא יחיד, מה שמתאים למיקוד ולבחירת אורך גל. אור הלייזר הנפלט מהלייזר מועבר מהסיב האופטי לעדשת המיקוד, ולאחר המיקוד הוא מגיע אל פני השטח של חומר העבודה לניקוי מהחור הפנימי של הפייה. בדרך כלל משתמשים בזרבובית, בעזרת פיית פתח קטן הקואקסית עם הלייזר כדי להפריח גז בלחץ לאזור הניקוי. הגז מסופק על ידי מקור הגז המסייע, ותפקידו העיקרי הוא למנוע זיהום העדשה בנתזים ועשן, ולטהר את פני השטח של חומר העבודה ולחזק את ההשפעה התרמית של הלייזר והחומר.
כפי שמוצג באיור 1, לאחר ספיגת אנרגיית הלייזר, המזהמים על פני האובייקט מתאדים ומנדיפים, או מחוממים ומתרחבים באופן מיידי כדי להתגבר על כוח הספיחה של פני השטח על החלקיקים, כך שניתן להפריד אותם. מפני השטח של האובייקט, ובכך להשיג את מטרת הניקוי. נכון לעכשיו, יש כמה חילוקי דעות לגבי מנגנון ניקוי הלייזר, אך רוב המנגנונים יכולים להסביר באופן סביר כמה תופעות בניסויי ניקוי בלייזר, הכוללות בדרך כלל פירוק אידוי בלייזר, קילוף לייזר, התפשטות תרמית של חלקיקי לכלוך, רטט משטח המצע ועוד. הם ארבעה היבטים של רטט חלקיקים; יתר על כן, ניקוי לייזר הוא לרוב תוצאה של פעולה בו-זמנית של מספר מנגנונים.
איור 1 עקרון ניקוי לייזר
מנגנון ניקוי בלייזר בהתאם להידבקות פני השטח ופרמטרים תרמופיזיים של המצע משתנים בגודלם. כאשר הדבקות פני השטח והפרמטרים התרמו-פיזיים של חומר התשתית שונים באופן משמעותי, מנגנון ניקוי הלייזר כולל: אידוי אבלציה, מנגנון רטט תרמי והלם תרמי ומנגנון ניפוץ אקוסטי, כגון צבע לניקוי לייזר ושכבת גומי. כאשר הידבקות פני השטח וחומר המצע הפרמטרים התרמופיזיים אינם שונים, בעיקר מנגנון אידוי אבלציה בפעולה, כגון הסרת חלודה בלייזר.
מחקר בדיקת ניקוי משטח ריתוך פלדת אל חלד
החברה שלי ייצור המוני לטווח ארוך של גוף נירוסטה T4003 של הרכב, ורוב גוף הנירוסטה, חומרי נירוסטה בריתוך, חלקים מקומיים בגלל פער ההרכבה הוא סופר גרוע, מה שגורם להזנת חום גדולה, במיוחד כאשר שימוש בצלחת דקה של כ-3 מ"מ, יוביל לחמצון פני השטח ליד ריתוך הנירוסטה והריתוך בחזרה, יהרוס את שכבת הפסיבציה המקורית של החומר, כך שעמידות החומר בפני קורוזיה מצטמצמת או אפילו כשל. חלק מהמוצרים בעלי מראה נירוסטה אינם דורשים צביעה או צביעת לכה צבעונית שקופה, חמצון מוגזם שנגרם מהבדל הצבע ישפיע באופן רציני על היופי הכללי של הרכב. חמצון יתר של ריתוך נירוסטה מתרחש בעיקר על פני השטח החיצוניים של הגוף, כגון הדופן הצדדית, לוחית הדופן התחתונה וחלקים אחרים, במיוחד חלקי החיבור של הדופן הצדדית ולוחית הקצה (דופן צולבת), כפי שמוצג ב- איור 2.
איור 2 גוף מפלדת אל חלד משטח חיצוני ריתוך חום מושפע אזור חמצון מוגזם
בהתאם להמלצות של תקן AWS D18.2 ותקן AS 1554.6, על פני השטח של הריתוך והאזור המושפע מחום מותר להיות תחמוצות בהירות בצבע קש, ודגימות 1~3 באיור 3, כחול, חום ושחור תחמוצות אינן עומדות בדרישות. בנוסף לחמצון ריתוך, גוף נירוסטה בייצור של חלודה מקומית או מזהמים אחרים ובעיות אחרות, הפרויקט מתכוון לאמת את השימוש בטכנולוגיית ניקוי משטחי לייזר כדי להיפטר מחמצון יתר וחלודה וזיהומים אחרים על פני השטח של נירוסטה פלדה, ועמידות בפני קורוזיה של המשטח המטופל באמצעות שיטת הבדיקה.
איור 3 דגימות שינוי צבע של ריתוך פלדת אל חלד וחום מושפע אזור חמצון (AWS D18.2:2009)
(1) תהליך הבדיקה בוחר מכשיר ניקוי לייזר כף יד 65W, באמצעות התאמת פרמטר, ניתן להשיג אפקטים שונים, השפעות טיפול שונות תחת פרמטרים שונים מוצגות באיור 4, באמצעות מספר בדיקות, על מנת להשיג את מצב פני השטח האידיאלי, פרמטר סביר ההגדרות הן כדלקמן:
① הספק לייזר: 65W.
② צירוף מקרים: 1.2.
③ רוחב דופק: 30~240ns.
④ אנרגיית דופק: {{0}}.1~ 0.8mJ, אנרגיה אופטימלית 0.1~0.2mJ.
איור 4 בדיקת ניקוי משטח מדגם נירוסטה
(2) תוצאות הבדיקה הצליחו להסיר את כל שכבת התחמוצת מהריתוך והאזור המושפע מחום לאחר טיפול במכשיר ניקוי הלייזר תחת הפרמטרים לעיל, כפי שמוצג באיור 5~איור 7.
איור 5 השוואה של לפני ואחרי ניקוי של ריתוך קת
איור 6 השוואה של לפני ואחרי ניקוי חזיתי של ריתוך פילה
איור 7 השוואה של לפני ואחרי ניקוי הצד האחורי של ריתוך הפילה
על פי מצב פני השטח המטופל על ההבדל בקצב ספיגת האור, על ידי התאמת אורך הגל ופרמטרים אחרים, הלייזר יכול לא רק לנקות את שכבת תחמוצת משטח המתכת, אלא גם לנקות במהירות את חלודה וצבע משטח הנירוסטה (ראה איור 8 ~ איור 9)
איור 8 ניקוי חלודה של קורת צד עליונה
איור 9 ניקוי לכה
ניקוי משטחי לייזר יכול לא רק להסיר לחלוטין את שכבת התחמוצת של הריתוך והאזור המושפע מהחום, אלא גם ליצור שכבת פסיבציה חדשה כדי למנוע שוב חלודה. על מנת לאמת את העמידות בפני קורוזיה של שכבת הפסיבציה החדשה, נערכה בדיקת השוואה של עמידות בפני קורוזיה בסביבות טבעיות ומדומות. הבדיקה בוצעה על ידי ניקוי לייזר מקומי של שתי לוחות בדיקה, אשר אוחסנו בסביבות שונות למשך פרק זמן כדי לצפות במצב החלודה. מצב הקורוזיה מוצג באיור 10: לוחית בדיקה 1 הונחה בסביבה הפתוחה החיצונית למשך 6 חודשים, ונצפה כי היו הרבה עקבות חלודה על המשטח הלא נקי, בעוד שהמשטח היה חלוד רק מעט לאחר ניקוי לייזר . לוחית בדיקה 2 הונחה בתוך הבית בטמפרטורת החדר למשך 6 חודשים, ונצפה כי צבע החמצון הטבעי מופיע על פני השטח הלא נקי, ולא נצפה שינוי צבע או חלודה על פני השטח לאחר ניקוי הלייזר, והוא עדיין בצבע מתכתי.
איור 10 תמונה של דגימת לוחית נירוסטה לאחר ניקוי במשך 6 חודשים
טכנולוגיית ניקוי משטחי לייזר יכולה להסיר במהירות את צבע החמצון של ריתוך פלדת אל חלד ואזור מושפע חום, כמו גם את הצבע והחלודה על פני השטח של נירוסטה; טכנולוגיית ניקוי משטחי לייזר יכולה ליצור שכבת פסיבציה חדשה עם עמידות טובה בפני קורוזיה; למשטח של נירוסטה לאחר ניקוי לייזר אין הבדל צבע גדול עם המשטח המקורי.
אם אתה רוצה לדעת מידע נוסף על MRJ-Laser, אנא בקר בכתובת:
מכונות ניקוי בלייזר:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
מכונות סימון בלייזר:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
מכונות ריתוך בלייזר:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
