Принцип работы, правила выбора, стоимость лазера для удаления ржавчины

Технологический процесс лазерной резки металла

Луч образует на образце точку. Точечное воздействие позволяет добиться максимально быстрого нагревания выше температуры плавления и кипения. Вещество начинает испаряться. Если плотность материала высокая или большая ширина, то испарение затруднительно, поэтому присутствует газовый баллон – инертный газ (кислород, азот, обычный воздух) направлен на эту зону и выдувает расплавившиеся элементы.

Виды операции

Классификация основана на выборе рабочего элемента, то есть прибора, образующего лазерный поток. Различают три типа установок по мощности:

• Не более 6 киловатт – работа с твердыми телами. В основе лежит рубин или специальное прочное стекло. Они позволяют генерировать высокий импульс с постоянным потоком.
• До 20 кВт – с помощью газа. Газовая смесь из азота, кислорода, гелия прогревается и разгоняется с помощью электроэнергии.
• До 100 кВт – наиболее мощные станки, газодинамические. В их основе углекислый газ, который направлен узким потоком на локализованную область.

Читать также: Температура пламя горелки пропана

Режимы резки металла лазером

Любая установка имеет множество параметров. Их выбор зависит от конкретных характеристик разрезаемого материала и желаемого результата. Например, мощность прямо пропорционально увеличивается в зависимости от толщины листа.

Также имеет значение химический состав. Углеродистые стали имеют преимущества перед низкоуглеродными по прочности, но они же на 25-35% медленнее нагреваются и разрушаются из-за добавления углерода. Аналогично влияют и прочие легирующие добавки.

Также влияет выбранный газ. Чистый кислород в два раза эффективнее, чем обычный воздух. Качество разреза (шероховатость, образование сколов, дефектов) зависит от скорости процесса и толщины заготовки. И, конечно, важна точность. Самый лучший показатель у станков с ЧПУ. Они заранее программируются, вводятся все показатели, выбор программы осуществляется автоматически. Приведем таблицу, которая поможет определить режим:

При длительном соприкосновении поверхности обычной стали с воздухом или любой другой коррозионно-активной средой на его поверхности постепенно образуется слой окиси железа. Это не только портит внешний вид изделия, но и провоцирует его дальнейшее ржавление. Наиболее популярны химические методы очистки металлических поверхностей от ржавчины. Но, как утверждается, «не хлебом единым»…

ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОЙ ОЧИСТКИ В ПРОМЫШЛЕНОСТИ

Удаление ржавчины с поверхности (рис. 9).
Ржавчина является самым распространенным видом загрязнения, образующимся в ходе реакции железа и его сплавов, таких как сталь с кислородом, в присутствии воды или влажного воздуха. Лазерная очистка позволяет очищать металлические поверхности различной конфигурации и формы, от самых простых до самых сложных, от самых недоступных крошечных мест до поверхностей с большой площадью. По сравнению с традиционными видами очистки лазерная очистка не оставляет побочных видов загрязнений (дробь, песок, СО₂, химические реагенты и т. д.) и не требует дополнительных ресурсов, только электричества.

Рис. 9. Снятие ржавчины с поверхности металла

ОЧИСТКА ШВА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ПОСЛЕ СВАРКИ (рис. 10).
Независимо от вида сварки (автоматизированной или ручной) лазерная очистка с легкостью удаляет цвет побежалости с поверхностей нержавеющих сталей. Данная технология позволяет избежать использования химических реагентов и значительно сократить время, необходимое для очистки изделий.

Рис. 10. Снятие цвета побежалости

ОЧИСТКА СВАРНОГО ШВА СТАЛИ ПЕРЕД ДЕФЕКТОСКОПИЕЙ (рис. 11).

Лазерная очистка позволяет очищать металлические поверхности различной конфигурации и форм. Обезжиривает и подготавливает сварной шов и пространство вокруг шва к дальнейшей дефектоскопии. Сфокусированный лазерный импульс позволяет с легкостью проникать в мелкие трещины и впадины, находящиеся на поверхности обрабатываемого материала, и удалять инородный слой, чего невозможно достичь при механической обработке.

Рис. 11. Очистка сварного шва

ОЧИСТКА ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМИНИЯ ОТ ОКСИДНОЙ ПЛЕНКИ (рис. 12).
Оксидный слой, или оксидная пленка, возникает на поверхности алюминия или сплавов на его основе при естественном контакте с окружающей средой, т. е. в процессе окисления кислородом. В свою очередь, оксидный слой служит для защиты изделий от дальнейшего коррозионного воздействия, но может оказывать неблагоприятное воздействие на технологический процесс при дальнейшем сваривании или склеивании. Лазерная очистка позволяет снимать данный оксидный слой с поверхности, тем самым улучшая адгезию или свариваемость.

Рис. 12. Снятие оксидного слоя

УДАЛЕНИЕ ЛКМ С ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА СЛОЙ ЗА СЛОЕМ (рис. 13).
Оборудование лазерной очистки позволяет произвести полное, селективное (послойное) удаление ЛКП с различных поверхностей металлов. Данный результат достигается при правильно подобранном режиме обработки за счет использования специального программного обеспечения, мощности излучения и подходящей оптической линзы.

Рис. 13. Селективное (послойное) снятие ЛКП

ОЧИСТКА СТАЛИ ОТ НАГАРА (рис. 14).
Лазерная очистка с легкостью и без повреждения обрабатываемой поверхности может снимать следы нагара, вызванные контактом с горячими нефтепродуктами (например, масло или нефть). Также с помощью лазера можно с легкостью удалять следы и остатки продуктов, возникающие после вулканизации сырой резины.

Рис. 14. Снятие следов нагара, масла и нефтепродуктов

Обезжиривание в обрабатывающей промышленности (рис. 15).
Процесс обезжиривания может быть запущен в конце технологической линии вместо окончательного очищающего раствора для удаления грязи, влаги или других загрязнений. В результате вы получаете чистый продукт, готовый для продажи клиенту.
Обезжиривание также может быть частью большого технологического процесса перед клейкой, сваркой и нанесением покрытий.

Очистка металла от ржавчины — специальные препараты и механические способы

Для борьбы с коррозией металла существует три основных способа — использование химических соединений, механическое и электрохимическое воздействие (обработка). Ответить однозначно на вопрос о том, чем лучше удалить ржавчину с металла, попросту невозможно. Чтобы понять почему, рассмотрим особенности каждого способа.

1. Химический метод борьбы с коррозией — имеет свои преимущества и недостатки. Средства выпускаются в виде различных по консистенции составов — жидкости, гели и даже спреи. В их состав входят такие вещества, как кислоты, вступающие в контакт с материалами, и эффективно удаляющие следы коррозии. Однако использовать такие препараты можно только на поверхностях кислотоустойчивых металлов. Если металл не кислотоустойчив, тогда следует использовать для его очистки вещества с входящими в состав ингибиторами. Они удаляют ржавчину, не разрушая структуры изделия.
2. Механические способы — их существует большое количество, как и препаратов для борьбы с коррозией. Если в первом случае удаление коррозионных пятен происходит автоматически за счет протекания химической реакции, то механический способ подразумевает физическое воздействие. Наиболее распространенный способ — использование наждачной бумаги или напильников.
3. Электрохимические — принцип их работы основывается на пропускании электрического тока через раствор кальция. При этом начинает протекать реакция, посредством которой ионы окислов перемещаются от железа на чистый электрод. Способ такого удаления коррозии называется электролизом, который применяется в промышленности и бытовой сфере деятельности.

Преимущество химического способа борьбы с коррозией — это отсутствие необходимости прикладывать физические усилия. Человек, который сталкивался с удалением ржавчины, знает насколько сложно очистить поверхность до блеска вручную. Однако химический метод имеет некоторые недостатки, о которых следует знать перед их выбором и использованием:

при использовании химических реагентов можно удалить не только ржавчину, но и ускорить процесс разъедания металла, что особенно актуально для стали толщиной менее 3-4 мм;
при использовании реагентов важно пользоваться защитными средствами, так как входящие в состав кислоты и щелочи при попадании на кожу человека могут спровоцировать химический ожог.

Химические препараты очень эффективны, но к их использованию важно подходить с особой осторожностью. Особенно это актуально при удалении коррозии с кузова автомобиля, где малейшая неточность может привести к разъеданию ЛКП

Механический способ удаления коррозии, несмотря на свой основной недостаток в виде значительных затрат времени, является более актуальным и востребованным. Главная причина его популярности — безопасность и эффективность. Далее рассмотри всевозможные способы, которые помогут избавиться от коррозии, возникшей на металлической поверхности.

Какой выбрать?

При покупке лазера нужно отталкиваться от тех задач, которые с его помощью будут решаться. Общие рекомендации:

1. Для микрообработки приобретают лазеры малой мощности. С их помощью можно зачистить провода, удалить окислы с клемм и микросхем. Такие устройства востребованы у мастеров, занимающихся ремонтом электроники.

2. Лазеры средней мощности – это наиболее востребованные приборы. Их покупают владельцы автомастерских, занимающиеся чисткой кузовов. С их помощью не только снимают ржавчину, но и лакокрасочное покрытие.
3. Мощные лазеры приобретают крупные заводы и предприятия.

Для личных нужд следует присмотреться к недорогим китайским лазерам. Они востребованы на рынке и стоят дешевле своих европейских аналогов. Средняя длительность эксплуатации прибора без смены головки составляет 50 000 часов.

Перед покупкой нужно обратить внимание на вес установки и на ее габариты

Какие модели лазеров выпускаются?

Самыми популярными на рынке считаются аппараты компании Clean Laser (Германия), которая выпускает большую линейку лазерного оборудования. Наиболее востребованным считается компактный «рюкзачный» лазер, состоящий из 3-х отдельных модулей, которые соединены оптоволоконным кабелем:

• ранца с источником питания;
• лазерной головки;
• прибора видеонаблюдения.

При включении установки происходит сканирование поверхности, выявляется глубина ржавчины, и только затем на область загрязнения направляется лазерный поток полной мощности. Остатки разрушенных элементов ржавчины, которые отсоединились от металла, уносятся в особую емкость. Процесс завершается в автоматическом режиме, когда поверхность изделия станет полностью свободной, и направляемый на нее поток света будет отражаться.

Небольшие аккумуляторные аппараты малой мощности очень популярны у археологов, любителей антиквариата, поскольку позволяют снять налет загрязнения даже с деликатных, ценных предметов. Агрегаты средних размеров мощностью до 400 Вт на вид напоминают компрессоры и обычно используются в автомастерских, на небольших производствах. Габаритные, мощные установки имеют крупномасштабное значение и стоят сотни тысяч долларов.

Китайские лазеры

Изделия китайского производства тоже пользуются спросом на рынке, ведь их цена обычно дешевле, чем у европейских установок. Например, аппарат LY CL 100 применяется для очищения металлических изделий от ржавчины, имеет мощность 100 Вт, эксплуатируется без смены головки в течение 50000 часов. Вот прочие характеристики прибора:

• частота повторов – 1,2-25 КГц;
• скорость работы – 7000 мм/сек;
• линейная скорость – 70 м/мин;
• длина волны – 1064 Нм;
• вес установки – 70 кг.

Подобные мобильные устройства могут использоваться для очищения кузова авто, удаления краски или зачистки проржавевших участков. Применение лазера считается эффективным и безопасным способом обновления деталей, помогает продлить срок их жизни и серьезно сэкономить на покупке новых.

Оборудование для очистки лазерного типа

Все механизмы лазерного очищения металла максимально автоматизированы, и при этом усилия со стороны людей сокращаются до минимума. Лазерные типы станков могут отличаться по конструкционному типу, мощности, размерам, а определенные из них будут оборудованы камерой с управлением дистанционного характера, которая подсоединяется к компьютеру. Для обработки металлов лазерные типы установок оснащены кабелями с очень большой длинной (от 50 и больше метров).

По типу мощности устройства могут быть следующими:

• Для небольшой площадки – от 12 до 20 Вт (лазер с малым размером на аккумуляторе).
• Для площадей среднего размера – от 100 до 400 Вт (компактные по размеру портативные системы).
• Мощнейшие установки до 1000 Вт (стационарные и переносные устройства).

Обратите внимание, что, как правило, такие инструменты могут работать против ржавчины или для остальных целей без замены рабочей головки на протяжении 100 000 часов. После этого деталь потребуется заменить, чтобы и далее можно было эксплуатировать конструкцию

Для людей лазерные установки являются безопасными, а еще они оборудованы особенной защитой от выхода лучей за размеры заготовки.

Достоинства способа

Лазерная очистка металла от ржавчины используется повсеместно, причем и на крупных промышленных предприятиях, и даже в небольших автомобильных сервисах. При помощи небольшой аккумуляторов с малой мощностью агрегатов вполне вероятно можно проводить очистку металла от коррозионных элементов своими руками в самом простом гараже.

Немного про использование.

Область применения

Лазер обладает широкой областью применения, и при этой в ней можно отличать микро, а еще макрозоны и крупномасштабную эксплуатацию. Затраты на выполнение обработки тоже будут разными, потому что они зависят от того, сколько именно стоит сама конструкционная установка, от ее мощности, сложности и объема работ.

Микроприменение

Такая область применения будет подразумевать проведения работ по зачистке проводов во время приваривания, припарке разных соединений электронного типа – разъемов и клемм. Остальным способом, помимо лазерного, почти нереально провести очищение маленьких и плоских проводов от старого слоя изоляции без их повреждений. Луч света будет убирать слой изоляции толщиной не меньше, чем 1 мкм или серебряное напыленное покрытие, и при этом, не касаясь составляющей медного типа.

Помимо того, что в области электроники лазер используется для выполнения:

• Тоненьких надрезов.
• Отверстия в проводах.
• Насечки на поверхности платы.

Обратите внимание, что при необходимости посредством лазерных типов установок можно убирать полиамидное покрытие с охладительных или тормозных систем, что требуется для зачистки концов трубок соединений. Лазерный метод позволяет производить сложнейшую операцию без повреждений сердцевины из алюминия

Макроприменение

Использование крупного масштаба

Лазерная очистка от ржавчины используется в области комплектующих деталей для космических аппаратов, самолетов и прочего. Еще в 1990-х годов большинство военных и пассажирских самолетов очищают от красок, налета в рамках технического обслуживания посредством лазера. Подобными устройствами пользуются для того, чтобы снимать старые свинцовые краски с корабельных корпусов, мостов, остальных крупногабаритных строений, а еще зданий и железнодорожных вагонов.

Сфера применения

Лазерные установки для удаления ржавчины имеют широкую сферу применения. Их можно разделить на 3 крупных отрасли:

1. Микроэксплуатация. Эта сфера предполагает работу с мелкими деталями, с электронными схемами, разъемами, клеммами. С помощью лазера зачищают провода, припаивают различные соединения, делают надсечки и тончайшие разрезы на платах. Работа настолько высокоточная, что позволяет убирать изоляционный слой толщиной до 1 мкм без повреждения основы.
2. Макроэксплуатация. С помощью лазерных установок очищают ценные предметы, археологические находки, монеты, ювелирные изделия, детали автомобиля и промышленного применения.
3. Крупномасштабная эксплуатация. В России метод лазерной очистки на больших промышленных предприятиях практикуют уже более 40 лет. Эти установки нашли применение в таких отраслях, как: автомобильная, нефтеперерабатывающая, военная, аэрокосмическая.

В зависимости от сферы применения, различается мощность, размер и особенности управления лазерными установками.

Химическая очистка

Смотреть галерею

Этот способ является оптимальным, поскольку, во-первых, для него не нужно никакое оборудование, а во-вторых, выбор средств для очистки просто огромен. Как правило, удаление окиси осуществляется либо кислотами в чистом виде, либо различными растворами, изготовленными на их основе. Приобрести их можно в любом специализированном магазине по весьма приемлемой стоимости. Среди наиболее эффективных способов можно выделить следующие:

1. Удаление ржавчины соляной кислотой. Она великолепно размягчает любые виды коррозии. Но для достижения наилучшего результата нужно брать раствор с концентрацией хлористого водорода не менее 15 %.
2. Очистка при помощи подручных средств. С окисью металла неплохо справляется столовый уксус и, как бы странно это ни звучало, известная всем газировка Coca-Cola. Принцип действия довольно прост: помещаете в жидкость предмет на несколько дней, после чего обрабатываете его щеткой по металлу. Для повышения эффективности вытравливания раствор можно периодически подогревать.
3. Препарат-антиржавчина Sarma. Это еще одно хорошее средство, которое быстро разъедает коррозийное покрытие, не повреждая при этом основной материал. Оно быстро проникает в структуру окисленного налета и размягчает его. После очистки изделие приобретает первоначальный блеск даже без шлифовки. Основное преимущество «Сармы» заключается в безопасном составе. Его можно использовать в детских садах, больницах и поликлиниках, а также оздоровительных учреждениях.
4. Еще один популярный уничтожитель ржавчины — «Гель В 52». В инструкции к средству говорится, что у него очень агрессивный состав. Активным компонентом являются минеральные кислоты и соли, эффективно удаляющие коррозию. При этом гель можно использовать с любыми металлами и многими другими типами рабочих поверхностей, в том числе кафель и ткань. Пораженная ржавчиной область предварительно зачищается и обезжиривается, после чего на нее наносится раствор на 15-20 минут.

Стоит отметить, что многие люди для борьбы с коррозией используют ортофосфорную кислоту. Химические свойства этого соединения довольно высоки, благодаря чему оно действительно хорошо удаляет ржавчину. Однако специалисты не рекомендуют использовать ее, поскольку она делает железо более хрупким, что негативно сказывается на долговечности изделий.

Как бороться?

Прежде чем отвечать на вопрос, как самостоятельно избавиться от коррозии, и изучать технологию процесса, следует сначала поговорить о том, какие инструменты и материалы могут понадобиться во время работы. Среди основных:

Болгарка

Важно, чтобы электроинструмент был оборудован соответствующей насадкой. Если под рукой такого прибора нет, можно заменить его на специальную металлическую щетку.
Наждачка

Обязательно следует запастись мелкой и крупной наждачкой. С ее помощью нужно будет удалять очаги ржавчины. Что касается показателя крупности зерна, то следует остановиться на наждачке с зерном не крупнее 120.
Преобразователь. Это химическое средство, посредством использования которого удастся не только предотвратить распространение ржавчины, но также полностью избавиться от возникшей неприятной проблемы.
Обезжириватель. Необходим для качественной очистки поверхности кузова.
Шпатлевка. Посредством ее использования получится выровнять плоскость и обеспечить дополнительную защиту металла.
Грунтовка. Она облегчает сцепление краски с покрытием.
Краска. Поможет создать внешнюю защиту.

Устранение дефектов

Чтобы приступить к удалению ржавчины, потребуется сначала подготовить покрытие кузова. Для этого необходимо:

1. Промыть поверхность.
2. Удалить грязь.
3. Высушить.

Это поможет не только провести основную работу впоследствии более качественно, но также позволит заранее выявить новые очаги и предупредить дальнейшее развитие коррозийных процессов. Даже незаметное и маленькое пятно способно повлечь за собой неприятные последствия в виде возникновения нового процесса коррозии

Поэтому важно вовремя замечать эти моменты

Основной процесс

Работа по удалению ржавчины с кузова довольно сложная. Она потребует много сил и времени. Поэтому, если хочется провести процедуру самостоятельно, следует заранее освободить день и подготовить все необходимые материалы и инструменты.

Чтобы устранить коррозию и восстановить кузовное покрытие, владельцу авто необходимо:

Осмотреть кузов
Важно обратить внимание на арки, днище и пороги. Любая трещина, царапина, любой скол и любое повреждение поверхности – все это должно быть отмечено и зафиксировано.
Зачистить проблемные места
Зачистка проводится с помощью болгарки, оборудованной подходящей насадкой, и наждачки

Также вместо болгарки можно использовать щетку из металла, как уже было замечено. Важно при выполнении шага следить за тем, чтобы на поверхности не оставались глубокие царапины. Постепенно наждачку с крупным зерном следует заменить на мелкую шкурку.
Обезжирить зачищенные места. Далее потребуется убрать очаги ржавчины. Рекомендуется задействовать хим. составы – преобразователи. Они растворяют коррозию и предотвращают возможность появления и распространения коррозии.
Нанести слой шпатлевки на места, которые были зачищены глубоко. Специалисты рекомендуют использовать шпатлевку со стекловолокном, если речь идет об устранении неровностей поверхности. После этого можно нанести еще один слой, поменьше, но уже использовать обычную шпатлевку.
Покрыть ровную и высохшую плоскость жидкостью, предотвращающей появление и развитие коррозии. Если речь идет об обработке отдельных элементов, то другие части кузова рекомендуется закрыть скотчем, картоном или бумагой. Защитных слоев должно быть несколько. Наносить их нужно каждый 15 минут, дожидаясь, когда высохнет предыдущий.
Матировать полученный слой. Для этого используют мелкую наждачку, которую необходимо заранее намочить. Дополнительно поверхность обезжиривают, чтобы впоследствии можно было нанести краску.

Оборудование для удаления ржавчины

Наиболее востребованный портативный вариант включает в себя два отдельных модуля — ранец с источником питания и лазерную головку со шламоприёмником, которые соединяются между собой оптоволоконным кабелем. В комплект входит также устройство для контрольного видеонаблюдения за процессом.

Установки лазерной очистки действуют в следующей последовательности:

• При включении происходит сканирование поверхности с целью выявления глубины и характера ржавчины, Это выполняется коротким по длительности лазерным импульсом сравнительно небольшой мощности;
• После сканирования на очищаемую поверхность направляется лазерный поток мощностью, оптимальной для размерного испарения вещества (впрочем, мощность регулируется, и пользователь может устанавливать для очистки ржавчины и иной режим обработки);
• Остатки разрушенного и отделённого от основного металла окисной плёнки (которая не попала в центр светофокусированного пучка) захватываются в специальную ёмкость;
• Процесс обработки прекращается автоматически, по достижению состояния поверхности, при которой направляемый на неё фотонный поток начинает отражаться , т.е., свободной от окислов.

Мощность установок для очистки металла рассматриваемым способом зависит от целей их применения. Например, лазер для удаления ржавчины со сравнительно небольших площадей (так называемый «лазерный рюкзак») имеет мощность в пределах 12…20 Вт, и питается от аккумуляторных батарей. Более мощные — до 1000 Вт — устройства также компактны, но запитываются от стационарной электросети 220 В. Они снабжаются световодным кабелем длиной до 10 м. Выпускаются и стационарные системы портального типа, с кабелями длиной до 50 м, которые предназначены для очистки особо больших металлических поверхностей.

Основные технологические показатели установок портативного исполнения

Преимуществами лазера как удалителя ржавчины являются:

1. Отсутствие вредных экологических выбросов.
2. Отсутствие шума при работе.
3. Высокие эффективность и качество очистки.
4. Возможность использования при обработке комбинированных покрытий, причём не только из разных металлов, но и на соединениях стали с другими материалами (например, инкрустаций, стальных пластин-накладок на кожаные изделия и т.д.).
5. Простота настройки и использования.
6. Отсутствие потребности в расходных материалах.

Производительность способа поражает

Бытует мнение об опасности для операторов, которые эксплуатирует рассмотренное оборудование. Однако это не так. Излучение носит строго направленный характер, и воздействует только на обрабатываемую поверхность. От избыточного светового потока работающего защищают специальные очки, а при дистанционной обработке контроль за ходом процесса производится при помощи системы видеонаблюдения.

Поиск записей с помощью фильтра: