Принцип работы, правила выбора, стоимость лазера для удаления ржавчины

Главная проблема всех металлических покрытий – это ржавчина. Она не только ухудшает внешний вид изделия, но и разрушает его.

Поэтому коррозию нужно удалять сразу после ее появления, не теряя время и не дожидаясь ее распространения. Справиться с ржавчиной можно с помощью лазера.

О том, как применить этот современный метод на практике, а также когда и для каких устройств можно использовать лазер для удаления ржавчины, читайте в статье.

Лазерный очиститель – что это за устройство?

Чтобы вывести коррозию с металла необходимо обзавестись специальным лазерным аппаратом. Именно он является источником светового потока определенной мощности.

Основу установки составляют 3 элемента:

• источник питания;
• лазерная головка;
• прибор видеонаблюдения.

Эти модули соединены друг с другом оптоволоконным кабелем.

Для личных нужд используют аппараты малой мощности. В автомастерских и на небольших предприятиях применяют устройства средней мощности. По виду они напоминают компрессоры. Также в продаже можно встретить массивные стационарные установки. Их используют исключительно на крупных предприятиях.

Как работает удалитель?

Принцип работы лазера довольно прост. Прибор, излучая световой поток, воздействует на металл. Если поверхность изделия чистая, то она просто отражает его. Участки, покрытые ржавчиной, эти лучи, напротив, поглощают.

В результате накопления избыточного количества энергии, окислы начинают слущиваться и отходить от основания. Под влиянием мощного лазерного излучения коррозия плавится и испаряется.

Высокая эффективность чистки достигается не только за счет воздействия на металлическую поверхность высокими температурами, но и благодаря ударной нагрузке. С помощью лазера одинаково хорошо можно очистить не только гладкие, но и рифленые изделия.

Сфера применения аппарата

Лазеры для удаления ржавчины и окалины применяют в трех сферах, которые можно разделить на следующие группы:

Микрообработка. Она предполагает зачистку клемм, разъемов и проводов от окалины. Световой луч убирает слой толщиной до 1 мкм.

Иными способами зачистку провести просто не удастся. Основная сфера применения для микрообработки металла лазером – это электроника.
Макрообработка. Этот способ предполагает зачистку более крупных деталей, например, украшений, монет и других ценных предметов.

Хотя установки стоят недешево, они полностью оправдывают свою стоимость. Именно лазерную макрообработку ржавчины применяют для зачистки деталей автомобиля. Поэтому такие устройства можно встретить во многих сервисных мастерских.

Масштабная обработка. В данном случае речь идет о зачистке крупных объектов, например, деталей самолетов или ракет. В этих сферах лазерный луч применяют уже более 40 лет.

Какие приборы используют?

Для удаления ржавчины используют автоматизированные приборы. Они выполняют свою функцию практически самостоятельно. От человека требуется минимальное приложение усилий. Различают приборы по типу конструкции, по мощности и особенностям управления.

Виды лазеров, в зависимости от их мощности:

1. От 12 до 20 Вт. Это установки малой мощности, которые питаются от аккумулятора.
2. От 100 до 400 Вт. Это компактные портативные системы, применяемые для удаления окислов с изделий средних размеров.
3. До 1000 Вт. Это мощные приборы, которые чаще всего являются стационарными. Рабочая способность таких лазеров достигает 100 000 часов.

Только спустя это время может потребоваться замена головки. После установки новой детали устройство можно эксплуатировать дальше.

Для личных нужд и для малых предприятий чаще всего приобретают портативные установки, которые имеют компактные размеры и управляются вручную.

Одной из наиболее удобных моделей является лазер-ранец. Он имеет небольшие размеры и малый вес, благодаря чему человек получает возможность быстро и без каких-либо неудобств обрабатывать габаритные и небольшие объекты. Такие приборы применимы как в условиях производства, так и вне него.

Когда требуется лазер повышенной мощности, лучше приобрести стойку со встроенной системой фильтрации воздуха.

Обзор лазера-ранца в видео:

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.

Как правильно пользоваться?

Использовать лазер для удаления ржавчины несложно. Технология обработки подразумевает прохождение следующих шагов:

• установку запускают в работу;
• сканируют поверхность, определяя глубину ржавчины;
• направляют световой пучок на очищаемую поверхность;
• удерживают источник лазерного луча в нужном положении до тех пор, пока не будет достигнут желаемый результат;
• контроль глубины абляции позволяет выборочно удалять коррозию разной толщины.

Возможно ли сделать его своими руками?

Сделать лазер для удаления ржавчины с металла своими руками невозможно.

Собрать установку, которая будет сканировать толщину коррозии, а после этого безопасно счищать ее, могут только на заводах, специализирующихся в этом направлении.

Попытаться собрать прибор самостоятельно можно, если в наличии есть все необходимые комплектующие. Заказывать и покупать их придется в магазине или выписывать из-за границы. Это довольно трудоемкий процесс, поэтому намного проще купить уже готовую установку.

Где купить, какова цена?

Купить лазер для удаления ржавчины можно в Интернете. В зависимости от страны производства, заказ делают либо напрямую у производителя, либо через специализированные сервисы.

Цена аппаратуры варьируется в широких пределах. Она зависит от мощности прибора, особенностей его функционирования, сферы применения и комплектующих.

Можно попытаться сэкономить и приобрести установку, которая ранее была в эксплуатации, но гарантии ее исправной работы отсутствуют. Цена б/у лазеров начинается от 60 000 руб.

Если сломался, как его починить?

Ремонтом лазерных установок должны заниматься профессионалы. Пытаться самостоятельно справиться с поломкой не следует, даже при наличии знаний в сфере электроники.

Найти специалиста несложно. Достаточно ввести соответствующий запрос в поисковую строку любого браузера.

Если в мастерской отсутствуют детали, нуждающиеся в замене, их необходимо заказать. В этом случае придется подождать доставку, а также дополнительно оплатить расходы на пересылку.

Заключение

Определяясь с выбором, нужно четко понимать, для каких целей будет использоваться лазер. Чем масштабнее объем предстоящих работ, тем мощнее должен быть прибор.

На сегодняшний день именно лазерная аппаратура позволяет быстро и бережно очищать металл от ржавчины, не опасаясь за порчу деталей.

Как работает лазер для удаления ржавчины?

Одним из самых распространенных материалов можно назвать металл. Он характеризуется высокой прочностью и износостойкостью, но при этом многие не выдерживают длительный контакт с влагой и некоторыми агрессивными химическими веществами.

Коррозия способна не только испортить внешний вид изделия, но также отразится на основных эксплуатационных характеристиках, к примеру, прочности.

Удаление ржавчины лазером

За длительный период применения подобных материалов было разработано довольно большое количество различных методов удаления ржавчины, в последнее время часто применяется лазерная технология. Она имеет большое количество особенностей, о которых далее поговорим подробнее.

Лазерная очистка от ржавчины

Лазерная технология обуславливает применение специального оборудования. Лазерная очистка характеризуется следующими особенностями:

1. Высокая эффективность. При несущественных затратах можно обновить изделие и восстановить его красоту.
2. Качество получаемой поверхности высока.
3. Высокая скорость обработки, связанная с автоматизированием процесса и применением технологии фокусировки светового луча для воздействия на металл.
4. Подобная очистка предусматривает использование специального оборудования. Появилось оно в продаже относительно недавно, но уже сегодня весьма востребовано, устанавливается в специализированных цехах по восстановлению металлических изделий.
5. Сфокусированный свет приводит к нагреву поверхности и частичному перестроению структуры. Однако, оказываемое воздействие не становится причиной изменения кристаллической решетки, то есть закалка не проводится. Это связано с точечным воздействием луча.

Удаление ржавчины лазером проводится в случае, когда изделие имеет небольшие размеры. Это связано с тем, что рабочая площадь лазерных установок ограничена.

Кроме этого, возникают проблемы с глубокой ржавчиной, которая нарушает целостность структуры материала.

Технология очищения

Современная лазерная очистка предусматривает применение технологии, связанной с физическими принцами взаимодействия металла со световым излучением. Определенные параметры светового потока определяют то, что от чистой поверхности он отражается, ржавчина его поглощает. Кроме этого, подобным образом можно почистить металлическую поверхность от различных загрязнений и пленок.

Воздействие лазера можно охарактеризовать следующим образом:

1. Подаваемый луч в начале не оказывает фазовое превращение. За счет подобного воздействия поверхностный слой становится более мягким, загрязняющие вещества начинают отслаиваться.
2. Следующий шаг предусматривает нагрев поверхности с последующим расплавлением. При нагреве структура становится более пластичной.
3. При слишком высокой температуре происходит испарение загрязняющих веществ. Для их отведения предусмотрено наличие специального резервуара.

Стоит учитывать тот момент, что температура плавления ржавчины составляет около 1600 градусов Цельсия. Температура плавления стали намного ниже. Поэтому рекомендуется использовать специальные установки, которые могут разогреть материал до столь высокого показателя.

Процесс очищения поверхности становится более эффективным за счет того, что в зоне воздействия луча оказывается также ударная нагрузка. При этом температура может резко меняться. Лазерная технология подходит для обработки глубоких пазов и различных рифлений, так как луч может подаваться под различным углом.

Оборудование

В продаже встречается самое различное оборудование.

Наиболее распространенный лазер для удаления ржавчины представлен сочетанием двух модулей: один является источником питания, второй – лазерная головка.

В некоторых случаях в комплект поставки включается устройство видеонаблюдения, которое позволяет удаленно контролировать процесс.

Лазерная установка действует следующим образом:

1. На момент включения устройства оно сканирует поверхность для проверки наличия очагов ржавчины. При этом современные технологии позволяют определить глубину и характер повреждения. Тестирование проводит лазерный луч малой мощности.
2. После того как было прекращено тестирование изделия устройство само выбирает мощность луча. Кроме этого, подобный параметр можно настроить в ручную. Этого показателя должно быть достаточно для того, чтобы ржавчина испарилась.

Современное оборудование способно в автоматическом режиме определять полное очищение металла от различных загрязняющих веществ, после чего останавливать процесс обработки. Мощность установки может варьировать в большом диапазоне, к примеру, у недорогих установок показатель 12-20 Вт. Мощные модели для профессионального применения имеют показатель мощности около 1000 Вт.

Преимущества способа

Применение современных разработок при создании рассматриваемого метода обработки определяет то, что он характеризуется большим количеством преимуществом. Примером можно назвать следующие моменты:

1. При работе не происходит образование токсичных веществ, которые могут оказывать негативное воздействие на организм человека.
2. Технология обработки не приводит к образованию шума. При механическом воздействии может образовываться большое количество шума, который может создавать существенный дискомфорт.
3. Высокая эффективность и качество получаемого изделия. Другие методы удаления ржавчины не позволяют достигнуть столь высокого результата. При этом исключена вероятность допущения ошибки, так как человек не контролирует качество очистки.
4. Есть возможность применять метод очистки лазером в случае, когда поверхность представлена комбинированием различных материалов. Примером можно назвать случай, когда на стальной пластинке есть кожаная и другая отделка.
5. Устройство просто в использовании. Как правило, установка выбирает оптимальные режимы работы в автоматическом режиме. Можно вводить информацию в ручную, для чего есть специальный пульт или дисплей.
6. Нет потребности в различных расходных материалах. При применении метода очистки химикатами требуется достаточно большое количество реагентов, которые в последствии не пригодны для использования.

Часто можно встретить мнение, что создаваемое излучение оказывает негативное влияние на зрение оператора. Проведенные исследования указывают на безопасность направленного луча.

Кроме этого, многие станки имеют специальный защитный кожух, а оператор должен работать в защитных очках.

Лазерная очистка металла может проводится и в ручном режиме. В подобном случае лазерная очистка подразумевает применение пульта дистанционного управления.

Современные модели практически полностью автоматизированы. При этом оператор не находится в непосредственной близости от устройства, наблюдает за происходящим через систему видеонаблюдения.

Сфера применения

Область распространения метода очистки лазером весьма обширна. Большая стоимость оборудования определяет то, что оно приобретается для работы с ответственными и дорогостоящими изделиями.

Очистка металла от ржавчины при помощи лазера

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»…

Технология лазерной очистки

Лазерное удаление ржавчины (система CleanLaser) базируется на известных физических принципах взаимодействия металла с особо мощным световым излучением, каким и является лазерный луч.

В соответствии с ними чистые металлы лазерное излучение отражают, а соединения с более сложным химическим составом — наоборот, поглощают.

К числу последних относится не только ржавчина (как известно, она представляет собой смесь трёх оксидов железа), но и различные загрязнения, плёнки гидридов и т.д.

При поглощении поверхностью лазерного луча может происходить один из трёх процессов:

1. Нагрев без фазовых превращений, когда бомбардируемый направленным фотонным пучком слой размягчается и отшелушивается.
2. Нагрев с последующим расплавлением.
3. Нагрев с дальнейшим испарением материала поверхности.

Таким образом, теоретически возможны две технологии использования лазера против ржавчины — условно «мягкий» режим, в результате которого поверхностный слой отделится от стальной основы в виде чешуек (затем удаляемых механически), либо «жёсткий» режим, при реализации которого ржавчина с обрабатываемой поверхности просто испаряется.

Температура плавления ржавчины (в зависимости от её состава) находится в пределах 1580…16400С, т.е., выше температуры плавления стали.

Для достижения указанных температур плотность тепловой мощности в зоне действия лазерного луча должна быть не ниже 106 Вт/см2, а диаметр ионно-фотонного пучка — не более 100 микрон.

В этом случае возможно эффективное удаление окисной плёнки толщиной 50…75 микрон, чего вполне достаточно для снятия слоя ржавчины.

Повышению эффективности удаления ржавчины лазером способствует также и то, что в центре концентрированного светового луча активизируются и сопутствующие процессы — ударные волны и чрезвычайно высокие температурные перепады. Они ускоряют процессы отделения и разрушения окислов.

Для лазерного луча не имеет значения вид обрабатываемой поверхности. Поэтому лазерная очистка эффективна и для изделий, имеющих глубокие пазы, рифления, декоративную отделку и пр.

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.

Выбор типоразмера системы для лазерной очистки производят, исходя из того, что 1 кВт мощности лазера соответствует примерно 1 м2 очищаемой поверхности в час.

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.

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.

Технология и оборудование лазерного очищения металла от ржавчины

Коррозийное воздействие губительно для любых металлических изделий, деталей, которые не защищены специальными составами. Влияние влаги, в сочетании с кислородом, со временем способно полностью нарушить функциональные свойства.

И если не вышло предотвратить возникновение, то нелишним было бы поскорее от нее избавиться. Иначе в скором времени можно будет отправляться в пункт приема металлолома.

Одним из актуальных, современных способов является лазерная очистка металла от ржавчины, о занимательной технологии которой далее.

Существует огромное количество методов ликвидации ржавчины – химические, физические. Однако все трудоемкие. Именно поэтому описываемая технология привлекает все больше.

Технология очищения

Методы очистки металла от возникающей ржавчины лазером основываются на известном принципе взаимодействия металлических поверхностей с мощными световыми потоками, к которому относятся лазерные лучи.

По технологии обработки чистая металлическая плоскость способна отражать лазерный луч, а плоскости с более сложным химическим составом – поглощать. Подобными являются ржавые элементы.

Кроме этого, сюда можно отнести различные загрязнения или оксиды.

Во время поглощения световых потоков может происходить следующее:

• Нагревание без преобразования структуры. В подобном случае обрабатываемый слой размягчится и отшелушится.
• Нагревание с плавлением.
• Нагревание с испарением покрытия.

Исходя из этого для очистки по технологии могут применяться два режима:

• облегченный, после которого слои со ржавчиной отслоятся в форме чешуек, которые можно удалить механическим способом;
• Более глубокий, в процессе которого ржавчина будет испаряться.

Температурный диапазон плавления ржавчины составляет 1580-16400С. Это значение больше, чем температурные значения расплавления стали.

Чтобы достичь указанных температурных значений в точке воздействия лазера тепловая мощность – не менее 106 Вт/см2, а ионно-фотонный пучок иметь диаметр не больше 100 мк.

При таких показателях происходит ликвидация оксидных пленок толщины 50-75 микрон с наибольшей эффективностью. Этого хватает, чтобы качественно снимать ржавый слой.

Эффективность процесса увеличивается за счет того, что в зоне его действия происходят дополнительные процессы – возникает ударная волна, очень высокий температурный перепад. За счет этого ускоряется процесс отшелушивания, удаления оксидов.

Для пучка лазера абсолютно безразличен тип обрабатываемых деталей. Именно поэтому лазерная очистка металла от ржавчины обладает подобной эффективностью при обработке деталей с глубокими пазами, рифлением, декоративной отделкой.

Оборудование

Портативный вариант оборудования состоит из двух модулей – ранец, имеющий источник питания и лазера, имеющего шламоприемник. Модули соединяются с помощью оптоволоконного кабеля. Комплектуется также аппаратом для осуществления видеоконтроля процесса.

Станок функционирует следующим образом:

1. После включения осуществляется сканирование плоскости для диагностики глубин и типа коррозии. Производится она коротким импульсом малой мощности.
2. По завершении обследования на заготовку подается лазерный луч, обладающий мощностью оптимально подходящей для равномерного удаления коррозии. Мощность устанавливается оператором.
3. Остатки разрушенных и отделенных от основной поверхности загрязнений подаются в заборник.
4. Процедура завершается в автоматическом режиме, когда обрабатываемый элемент становится очищенным от оксидов. Определяется это отражением фотонного потока от очищенной плоскости.

Номинальная мощность аппарата для очищения металла лазером определяется целями использования. К примеру, установка для обработки малых площадей может обладать мощностью 12-20 Ватт. Источником питания является аккумулятор.

Устройства большей мощностью до 1 кВт тоже могут быть компактными, но питаются уже от стандартной электрической сети в 220 Вольт. Существует стационарное оборудование портального типа с кабелем до 50 метров.

Они предназначаются для обработки значительных металлических площадей.

Выбор типа оборудования производится исходя из расчетной мощности – 1000 Вт оптимальна для качественной обработки 1 м2 поверхности в час.

Необходимо отметить ресурс оборудования. К примеру, установка LaserFor PB-V1 обладает ресурсом безаварийной работы на протяжении 100 000 часов. Настольные варианты имеют меньший ресурс, но и цена устройства меньше. После того как выработан ресурс аппарата происходит замена источника светового потока. Затем инструмент вновь готов к работе.

Существует заблуждение, что установка опасна для управляющего ей персонала. Но оно ошибочно. Световой поток обладает строгой направленностью и оказывает воздействие исключительно на обрабатываемые поверхности. От избыточных световых излучений оператора защищают очки. При дистанционном управлении контролирование осуществляется при помощи системы видеонаблюдения.

Преимущества способа

• Отсутствуют вредные экологические выбросы.
• Бесшумность во время работы.
• Бесконтактное воздействие на обрабатываемую поверхность. Минимальный риск повреждения металла.
• Высокая степень управляемости процессом.
• Высокая мобильность.
• Высокая степень эффективности и степень очищения.
• Возможно применение во время обработки комбинированного покрытия как из различного металла, так и из иных материалов.
• Простой процесс настройки и применения.
• Нет необходимости использования расходного материала.
• Полная безопасность для оператора.

Основным преимуществом также является скорость обработки. Очищение происходит практически мгновенно. Обрабатываемая поверхность обретает изначальный вид в считанные секунды.

Для примера, время на очистку поверхностной коррозии на 10 см2 всего от 7 до 12 секунд.

Технология лазерной обработки обладает еще одним очевидным достоинством перед иными способами. Она обеспечивает полный контроль за степенью и глубиной воздействия на поверхность. За счет этого оператор установки, не прикладывая особых усилий, может безостановочно обрабатывать разнообразные детали, имеющие любые типы коррозии.

Преимущества лазерной очистки металла от ржавчины

Металл — популярный материал. Из него изготавливают различные металлоконструкции, детали и т. д. Воздействие влаги, воздуха на поверхность этого материала приводит к развитию коррозии. Образующаяся окись железа ухудшает состояние детали. Чтобы сохранить ее целостность, можно применить лазерную очистку металла от ржавчины.

Сфера применения

Очистка металла от налёта считается актуальной процедурой в различных направлениях промышленности, где используется этот материал. Изначально её проводили вручную с помощью инструментов, на которых закрепляется абразив.

Лазерная очистка является современным способом, который ускоряет проведение процедуры. Но из-за высокой цены, оборудование используется только для зачистки налёта на ценных изделиях.

К ним относятся украшения, монеты, слитки, дорогие детали.

Преимущества способа

У инновационного способа очистки поверхностей от ржавчины есть ряд сильных сторон, которые привлекают людей к агрегатам для зачистки металлических заготовок:

1. Не выделяется вредных для экологии веществ.
2. Высокое качество зачистки.
3. Установка систем ЧПУ на современные станки, которая позволяет до минимума снизить физические усилия со стороны человека.
4. Бесшумная работа подвижных элементов.
5. Простая настройка.
6. Автоматическое отключение фокусирующего луча после окончания зачистки.
7. Наличие функции защиты от выхода излучения за пределы заготовки.
8. Возможность работать с комбинированными материалами.
9. Высокая скорость обработки рабочих поверхностей.
10. Не нужно покупать расходные материалы, менять оснастку.

Преимуществом программируемого оборудования является точность проведения работ. Механизмы, управляемые компьютером, позволяют снимать равномерный слой налёта, не нарушая целостности материала, оставляя поверхности ровными с любой стороны. Важно учитывать способы защиты металла от коррозии, чтобы зачистка не прошла напрасно.

Наперекор расхожему мнению, лазерный луч является безопасным для здоровья. Главное использовать защитные очки, не направлять его на участки тела.

Технология очищения

Аппарат для лазерной очистки металлических поверхностей работает по известной технологии. Принцип обработки заключается в том, что чистый металл отражает сфокусированный лазерный луч. Однако поверхности с более сложным химическим составом поглощают луч. Налёт снимается из-за сильного нагревания.

При использовании лазерных агрегатов происходят следующие процессы:

1. Происходит нагревание, при котором не осуществляется преобразование структуры. Так налёт отшелушивается.
2. Увеличение мощности приводит к плавлению.
3. На максимальной мощности налёт испаряется.

Процесс отшелушивания ускоряется благодаря резкому перепаду температур. Оборудование может нагреть заготовку до 16.5 тысяч градусов по Цельсию.

Принцип работы станков:

1. Агрегат сканирует рабочую поверхность, определяет глубину обработки. Для этого рабочая головка делает кратковременный импульс.
2. После диагностики управляющий модуль включает фокусированный луч, направляет его на заготовку. Показатель мощности выбирается автоматически.

Оборудование

Оборудование для удаления ржавчины различается по мощности, размерам, конструкции и т. д. Промышленное оборудование может иметь мощность около 1000 Вт.

Машины для чистки металла от ржавчины могут оборудоваться камерой с дистанционным управлением. Они позволяют контролировать рабочие процессы удалённо через компьютер.

Продаются специальные установки, которые оборудуются кабелем более 50 метров. С их помощью обрабатываются крупногабаритные установки.

Средняя продолжительность эксплуатации станков для очищения — 100 000 часов. Если предел превышен, нужно заменить рабочую головку, чтобы продолжать эффективно использовать аппарат. Установки, очищающие металлические поверхности, оборудуются системами безопасности, которые контролируют направленность луча, не дают ему выходить за габариты заготовки.

Лазерная очистка металла от ржавчины — метод, который позволяет быстро зачищать поверхности изделий без отклонений по глубине. Автоматизированные механизмы сокращают до минимума усилия со стороны человека. Важно не забывать использовать защитные перчатки.

Принцип работы станков по лазерной резке металлов

При обработке металла часто требуется его резка. Для обработки металла было придумано большое количество различных методов его резки. Наиболее современным и технологичным методом резки металла является лазерная резка.

В состав лазера, генерирующего световое излучение, входит рабочее тело, генератор накачки, резонатор и другие вспомогательные элементы. Лазеры бывают следующих видов:

В твердотельном лазере в качестве генерирующего тела используется твердотельный элемент, например, рубин. Лампа накачки вырабатывает световое излучение, которое поглощается рубином, атомы которого возбуждаются и выделяют большое количество световой энергии.

В газовом лазере рабочим телом является газ. Этот газ проходит через газоразрядную лампу, в которой происходит электрический разряд, возбуждающий атомы газа. Наиболее эффективными являются газовые лазеры на углекислом газе.

Волоконный лазер состоит из генератора накачки на светодиоде, световода, в котором происходит генерация, и резонатора.

На станках лазерной резки можно обрабатывать металлы с различными физико-механическими свойствами. К ним относятся:

• сталь;
• нержавеющая сталь;
• алюминиевые сплавы;
• латунь;
• медь;
• сплавы из титана.

При этом для различных типов металла необходимо использовать лазеры различной мощности и разный режим резания. Лучше всего обрабатываются материалы с малой теплопроводностью. Такие материалы как латунь и медь имеют большую теплопроводность, поэтому для их резки требуется повышенная мощность лазера.

Наиболее трудной является резка листов из сплавов таких материалов как титан. Этот металл имеет хорошую теплопроводность и отражательную способность, а кроме того, он очень прочный и быстро окисляется. Для его резки требуется мощный лазер и продувка места резки инертными газами для защиты от окисления.

Использование станков для лазерной резки металлов имеет следующие преимущества:

• возможность обработки металлов с различными свойствами;
• высокая скорость резания металла;
• возможность обработки сложных контуров;
• минимальное механическое воздействие на металл;
• использование компьютеризированного управления.

В состав современного станка для лазерной резки металла входят:

• лазерный источник;
• станина;
• приводы и передачи;
• система охлаждения;
• система подачи газа и дымоудаления;
• система автоматического управления;
• программное обеспечение.

Чаще всего в станках для резки металлов используются волоконные и газовые лазеры.

В волоконном лазере формирование луча происходит в волоконном резонаторе, а затем энергия луча по волоконному тракту передается к режущей головке.

В газовом лазере луч формируется в резонаторе с газами, а затем с помощью системы зеркал энергия луча передается в головку. Режущая головка включает набор линз. Луч этой головки автоматически фокусируется.

В зависимости от типа станка мощность таких лазерных источников может достигать 4-6 кВт. При этом кпд лазеров не превышает 10-15 %.

Станина представляет собой цельносварную конструкцию, которая должна быть жесткой, надежной и долговечной.

Приводы станка должны обеспечивать быстрое и точное передвижение координатой системы станка. Эти приводы мощные и не имеют люфта. Для примера, в станках компании Mitsubishi точность положения режущей головки по каждой из осей должна быть порядка ±0,01 мм. Максимальная скорость резания в таких станках достигает 50 м/мин.

В процессе резки металла требуется охлаждение лазерного источника. Это охлаждение бывает воздушным или водяным.

Для удаления продуктов резания рабочая область резания снабжается продувкой технологическими газами. В качестве такого газа может быть использован сжатый воздух. А для удаления возникающего при резании металла дыма имеется специальная система.

Для управления такими мощными и скоростными станками необходима современная система управления. Система управления станком для резки металла лазером представляет собой компьютеризованную систему типа ЧПУ.

В ее состав входит процессор, память, монитор, программное обеспечение. Управление режущей головкой осуществляется по 3 осям, при этом для управления по оси Z (регулировка высоты) используется обратная связь.

Для определения положения лазерного луча используются специальные датчики.

Программное обеспечение станка обычно реализуется на основе стандартной операционной системы, например, Windows. В комплект программного обеспечения, как правило, входит большое число программ. Дополнительные программы могут вводиться с локальной сети предприятия или с помощью разъема USB.

1. Наиболее эффективным способом резки металлов является лазерная резка.
2. Лазерная резка обладает рядом преимуществ, основными из которых является точность, высокая скорость резания и возможность автоматизации процесса.
3. Современные станки для лазерной резки представляют собой сложные комплексы, позволяющие быстро и точно производить сложную резку различных металлов.

Лазерная очистка

Сегодня широкий спектр систем на основе импульсных лазеров находит свое применение для очистки или удаления покрытий.

Лазерное оборудование применяется для удаления слоя краски с деликатных поверхностей, снятия изоляции с проводов, отчистки поверхности, удаления остатков вулканизации резины на пресс-формах для покрышек и пр. Все эти операции в том или ином роде могут быть отнесены к «очистке».

Почему лазерное излучение?

Развитие лазерной очистки произошло под влиянием потребности в неабразивной и безопасной очистке, способной заменить использование химических растворителей и механических абразивных систем.

Одной из ключевых проблем, характеризующих большинство традиционных методов очистки, является повреждение подложки и негативное влияние на окружающую среду.

Абразивная очистка повреждает деликатные поверхности и сопровождается большими объемами загрязнения. Использованию же химических растворителей сопутствуют жидкие отходы и потенциально опасные испарения.

Подобные проблемы и привели к созданию первых чистящих лазерных систем.

К преимуществам лазерной очистки поверхности относятся следующие:

1. бесконтактный / неабразивный процесс;
2. отсутствие химических растворителей или частиц абразива;
3. снижение объемов загрязнений;
4. возможность автоматизации;
5. безопасность.

Тип процесса	Взаимодействие с основой	Безопасность и экология	Автоматизация
Химические растворители	Не повреждает	Большой объем загрязнений (опасные растворители), тре­бующий специальной утилизации. Оператору требуются средства защиты.	Низкая — Средняя
Пескоструйная обработка	Высокая абразивность, не подходит для очистки деликатных поверхностей	Большой объем загрязнений (песок, пластиковые гранулы и т.п.).	Средняя — Высокая
Очистка сухим льдом	Неэффективна для очистки деликатных поверхностей	Очень шумная. Опасные испарения.	Низкая. Ручная обработка.
Лазерная очистка	Не повреждает	Низкий объем выбросов (только удаляемый материал)	Высокая

Как работает лазерная очистка поверхности

Практически все технологии лазерной очистки основываются на импульсном лазерном излучении, при этом значения выходной мощности, длины волны излучения и параметров самого импульса могут значительно отличаться.

Сверхкороткие импульсы (порядка нано- – микросекунд) с мощностью в несколько миллионов Ватт направляется на очищаемую поверхность. Воздействующая энергия приводит к взрыву загрязнения, часть которого испаряется, а остатки рассеиваются в виде пыли, и могут быть удалены системой фильтрации.

Этот процесс повторяется до достижения необходимой глубины снятия. Лазерное излучение поглощается органическими материалами, такими как краска, изоляция или резина. Металлические поверхности, такие как формообразующая для покрышки или медная жила, отражают лазерное излучение.

В результате на подложку не оказывается механического, химического или теплового воздействия.

Глубина абляции может контролироваться с точностью до 5-10 мкм, что делает возможным выборочное удаление покрытий. Это особенно важно, если необходимо удалить только часть из многослойной окраски, удалив верхний слой, без повреждения подложки.

Существует целый ряд импульсных лазеров на YAG:Nd, CO2 и диодные. Для очистки поверхности доказывают свою эффективность CO2-TEA лазеры, и до сегодняшнего дня большинство установок по лазерной очистки строится на их основе.

Применение и экономика

В технологии лазерной очистки можно различить микро-, макро- и крупно-масштабные применения. Что касается стоимости вложений, то они напрямую зависят от требуемой мощности лазера, определяющей, как быстро необходимо производить очистку и каков объем удаляемого материала.

В электронной индустрии существует потребность в зачистке проводов для проведения приварки или припайки разъемов, клемм или соединителей. Так, изоляция на тонких проводах, таких как плоские, может эффективно удаляться, без повреждения медного проводника.

В отличие от механической зачистки, лазер способен удалять изоляцию толщиной от 1 мкм или серебряное покрытие проводника, без воздействия на слой с антикоррозийной защитой.

Лазерные установки позволяют выполнять тонкие надрезы и формировать окна на тонких проводах, печатных платах и подобных компонентах с большей точностью и гибкостью, чем механические способы.

На автомобильные тормозные системы или системы охлаждения наносят полиамидные покрытия, защищающие их от износа и коррозии. Для установки выводов необходимо зачищать покрытие на концах трубок. Лазерные системы способны успешно удалять покрытие без повреждения мягкой алюминиевой сердцевины.

Для таких применений бюджет систем начинается от $ 150 000, а производительность системы может достигать скоростей в одно изделие за несколько секунд, в зависимости от удаляемого материала.

При производстве изделий из резины и при производстве покрышек возникает потребность в очистке форм после того, как форма выполнит несколько сотен изделий.

Пресс-формы, в которых происходит остывание, необходимо демонтировать и очищать при помощи механических установок или химических растворителей. Процесс отнимает много времени, а также может повредить дорогую оснастку.

Очистка формы для покрышки типового пассажирского автомобиля занимает около восьми машинных часов, и примерно столько же времени уходит на сопутствующие работы.

Применение лазера позволяет очищать формы без демонтажа, непосредственно на рабочем станке, при этом, без возможных повреждений. Мобильная лазерная установка способна за 45–60 минут очистить пресс-форму для покрышки, площадь которой составляет немногим меньше 1 м2.

Подобные системы используют пять из десяти крупнейших производителей автопокрышек, каждому из которых такая установка обошлась в $500 000.

В качестве других примеров макро–применений, в том числе мобильных, можно привести удаление краски с аэрокосмических приборов, деталей автомобилей и т.п.

С начала 1990-х коммерческие и военные самолеты должны регулярно очищаться от краски для проведения D-check проверок и работ по обслуживанию.

С увеличением законодательных запретов на применение химических растворителей лазерные технологии могут предложить потенциальную замену.

Вместе с этим, лазерная очистка разрабатывается для удаления красок на основе свинца с мостов и корпусов кораблей.

Многочисленные научно-исследовательские проекты совместно с промышленниками и при финансовой поддержке государственных институтов дали неоднозначные результаты.

На сегодняшний день лишь небольшое число промышленных лазерных систем используются для снятия краски с деталей самолетов и вертолетов, что доказывает потенциал данной технологии.

При этом, шагов к полной зачистке воздушных судов, железнодорожных вагонов или зданий от краски не было сделано до сих пор.

Применяемые в автоматизированных линиях на базе многокиловаттных лазеров решения обходятся в $1 – 2 млн., позволяя очищать 10 – 20 м2/час. Существует также возможность повысить производительность.

Оборудование для лазерной очистки

Из-за многообразия задач и деталей установки по лазерной очистке редко бывают оборудованием «со склада». Ключевым в подобных системах является принцип перемещения луча по детали.

В некоторых решениях луч сканируется по поверхности (так например, при очистке пресс-форм, снятии краски), в то время как в других луч остается неподвижным, над перемещающейся деталью (удаление изоляции проводов).

Лазерный инструмент, удаляющий ржавчину или краску за несколько секунд

Не только силу ветра и воды сегодня может использовать человек себе во благо. Он научился подчинять и свет, трансформировав его в пучок лазерных лучей. При этом усмирив лазер и заставив работать, не как фантастическое оружие, а как оборудование для подготовки различных поверхностей.

Это оборудование создает немецкая компания «cleanLASER», которая на сегодняшний день является единственным производителем инструмента, способного в считанные минуты очистить чувствительные поверхности от загрязнений, ржавчины, краски, масел, смазок и иных материалов.

Мощный, короткий и быстрый лазерный луч производит микро-всплески плазмы, которая в свою очередь создает ударные и тепловые волны. Под воздействием этого усмиренного лазерного луча материалы с очищаемой поверхности как бы испаряются, при этом не повреждая саму поверхность.

И вот именно такой луч компания «cleanLASER» смогла «заточить» в мобильном инструменте, создав оборудование, которое крайне быстро может, к примеру, полностью, а также послойно, до грунтовки, удалить краску с кузова автомобиля, или очистить поверхность от ржавчины для ее дальнейшей обработки.

По сути, теперь вам не понадобится вручную или с помощью шлифовальной машинки очищать металлические поверхности, вдыхая вредную химическую пыль. Ведь все это сможет сделать лазерное оборудование, которое не потребует применения воды или иных веществ. К тому же оно не будет создавать никакой вредной пыли, так как в процессе его работы не образуется вторичных отходов.

Компания «cleanLASER» выпускает разные образцы такого оборудования, при этом его размеры и мощности крайне разнятся.

Есть аппараты, называемые производителем «рюкзачными», то есть они портативные, автономные, маломощные – до 20 кВт, но крайне удобные в использовании и могут работать с очень маленькими поверхностями.

Такой аппарат станет полезным, как археологу для очистки вековых наслоений с предметов старины, так и механику воздушных судов при ремонте фюзеляжа.

Самыми универсальными моделями, являются среднеразмерные, импульсной мощностью до 400 кВт и габаритами, схожими с компрессором. Однако, сейчас компания «cleanLASER» уже работает над созданием огромного образца лазера для очистки и сварки поверхностей. Это большое оборудование будет трудиться над созданием космических и летательных аппаратов.

К сожалению, на территории Украины представительство компании «cleanLASER» пока не появилось, а самое ближайшее, пожалуй, находится в России.

И согласно информации самого производителя, на сегодняшний день он не работает с частными лицами, а продает товар исключительно компаниям, ибо цена этих удивительных инструментов (а их в линейке много — от очень небольших агрегатов до производственных машин) стартует с $50000.