EN
Как на самом деле работает лазерное удаление ржавчины
Лазерное удаление ржавчины это физический процесс, при котором импульсы высокоэнергетического лазера воздействуют на слой ржавчины и преобразуют его непосредственно в пар или микроскопические частицы. Лазерный луч с длиной волны 1064 нм от импульсного волоконного лазера поглощается ржавчиной (оксидом железа) примерно на 95 %, тогда как чистая сталь отражает большую часть оставшейся энергии. Такое избирательное поглощение делает процесс безопасным для основного материала: ржавчина поглощает энергию и удаляется, а лежащий под ней металл остаётся прохладным.
Фототермическое абляционное и плазмоиндуцированное шелушение
Два механизма обеспечивают лазерное удаление ржавчины при фототермическом абляционном удалении наносекундные лазерные импульсы нагревают ржавчину выше порога её испарения — приблизительно до 3000 °C в точке воздействия лазера — вызывая сублимацию (переход из твёрдого состояния в газообразное). При плазмоиндуцированном отслаивании импульс создаёт высоконапорную плазменную струю на границе раздела «ржавчина–металл», которая расширяется и генерирует ударную волну, разрушающую и выбрасывающую остатки ржавчины. Комбинированный метод удаляет ржавчину как термически, так и механически за один проход без использования абразивов, воды или химических реагентов.
Пример из практики: сталелитейный завод заменяет пескоструйную обработку
Сталелитейный завод по производству конструкционных элементов в центральном Китае ранее использовал пескоструйную обработку для очистки двутавровых балок и листовых заготовок перед сваркой — ежедневно расходуя 600 кг абразивного материала, выделяя кремнезёмную пыль, требующую применения средств индивидуальной защиты органов дыхания, а также изнашивая сопла пескоструйных установок со скоростью примерно одно сопло в неделю. Завод приобрёл импульсный волоконный лазер мощностью 1000 Вт лазерное удаление ржавчины система от компании TY Laser, производителя с 15-летним опытом работы в Уханьской оптической долине, обслуживающего более чем 140 стран. Система удаляла ржавчину со скоростью около 10 кв. м в час на конструкционной стали — немного медленнее, чем пескоструйная очистка на плоских листах, но значительно быстрее при обработке сварных швов и отверстий под болты, поскольку лазерный луч проникал в углубления, недоступные для равномерного воздействия абразивного материала. Затраты на абразивный материал сократились до нуля. Защита органов дыхания работников была снижена с полнолицевых респираторов с подачей воздуха до защитных очков. Окупаемость системы составила 11 месяцев только за счёт экономии на расходных материалах.
Что может и чего не может делать лазерная очистка от ржавчины
Эффективные области применения и известные ограничения
Лазерное удаление ржавчины отлично справляется с легкой и умеренной коррозией — мгновенной коррозией, поверхностной коррозией и слоями ржавчины толщиной до примерно 0,5 мм. Особенно эффективен на сложных геометрических формах: резьбовых крепежных элементах, сварных швах, обработанных механическим способом поверхностях с углублениями и рельефных пластинах, где абразивные материалы не могут равномерно достичь поверхности. Очистка осуществляется без изменения профиля поверхности — что особенно важно для прецизионных обработанных деталей, поскольку абразивная очистка изменила бы их размеры. К ограничениям относится тяжелая ржавчина (окалина) толщиной более 1 мм, при которой скорость удаления резко снижается, поскольку лазерная энергия не может эффективно проникать до основного материала. Глубоко язвенная ржавчина — когда коррозия проникла ниже исходной поверхности — требует нескольких проходов и оставляет видимые язвы после очистки. Полированный алюминий и медь отражают лазерную энергию и очищаются медленно.
Сравнение лазерной очистки с традиционными методами удаления ржавчины
Абразивная очистка, химическое обезжиривание и шлифование по сравнению с лазерной очисткой
Пескоструйная обработка быстрая на больших плоских поверхностях, но она образует опасную пыль, расходует абразивный материал и разрушает детали поверхности. Химическое удаление приводит к образованию опасных отходов, требующих утилизации лицензированными организациями. Механическое шлифование удаляет не только ржавчину, но и базовый металл. Лазерное удаление ржавчины исключает расходные материалы, не образует вторичных отходов, кроме улавливаемой пыли ржавчины, и не изменяет геометрические размеры основного материала. Компромисс заключается в более высокой первоначальной стоимости оборудования — системы мощностью 500 Вт–1000 Вт требуют значительных капитальных вложений — а также в более медленном удалении при очень сильном ржавлении.
На что обратить внимание при выборе лазерной системы для удаления ржавчины
Пять технических характеристик, определяющих производительность
Во-первых, мощность лазера — от 200 Вт до 500 Вт для удаления легкой ржавчины; от 1000 Вт до 2000 Вт — для промышленной конструкционной стали. Во-вторых, длительность импульса — наносекундная для общего применения; фемтосекундная — для термочувствительных оснований. В-третьих, ширина сканирования — обычно от 100 мм до 300 мм с равномерным распределением энергии по всей ширине. В-четвертых, мобильность — ручные насадки с волоконно-оптической подачей лазерного излучения для работы на месте; стационарные установки — для производственных линий в цехах. В-пятых, отвод дыма — интегрирован непосредственно в очистную насадку. Компания TY Laser предоставляет лазерное удаление ржавчины системы, охватывающие как портативные устройства, так и высокомощные стационарные конфигурации, которые поставляются более чем в 140 стран мира.
Часто задаваемые вопросы
Действительно ли лазерное удаление ржавчины эффективно?
- Да, я знаю. Лазерное удаление ржавчины использует высокоэнергетические импульсы, поглощаемые оксидом железа, для испарения ржавчины без повреждения underlying стали. Система мощностью 1000 Вт удаляет ржавчину со скоростью до 15 кв. м в час. Лазерные очистные системы TY Laser прошли проверку на практике в промышленных применениях по всему миру.
Повреждает ли лазерное удаление ржавчины металл, находящийся под ней?
Нет. Длина волны 1064 нм поглощается ржавчиной примерно на 95 %, тогда как чистая сталь отражает большую часть энергии. Абляция основного материала обычно составляет менее 0,1 % — поверхность очищается, а не режется или эродирует.
Насколько быстра лазерная очистка от ржавчины по сравнению с пескоструйной обработкой?
Система мощностью 1000 Вт лазерное удаление ржавчины очищает от 10 до 15 квадратных метров в час — немного медленнее, чем пескоструйная обработка на плоских поверхностях, но быстрее — на сложных геометрических формах. Разница в скорости компенсируется отсутствием расходных материалов и минимальными требованиями к защите оператора.
Какие типы ржавчины может удалить лазерная очистка?
Лазерное удаление ржавчины удаляет «молниеносную» ржавчину, поверхностную коррозию и слои толщиной до 0,5 мм. Толстый ржавый налёт толщиной более 1 мм требует нескольких проходов. Глубоко язвенная коррозия очищается до основного материала, однако язвы остаются видимыми.
Требуются ли при лазерной очистке от ржавчины химические вещества или абразивы?
№ Лазерное удаление ржавчины использует только свет — без песка, химикатов или воды — и не образует вторичных опасных отходов, кроме пыли ржавчины, удаляемой встроенной системой отвода дыма.
Какое техническое обслуживание требуется лазерной системе удаления ржавчины?
А лазерное удаление ржавчины система требует периодической очистки защитного окна, замены фильтра для отвода дыма и технического обслуживания охлаждающей жидкости чиллера. Отсутствуют сменные насадки, абразивные материалы или химические реагенты — основная эксплуатационная стоимость приходится на электроэнергию.