Laserreinigung und Laseroberflächenaufbau Präzisionsblech hergestellt werden die heutigen Erfolge ohne Lasertechnologie einfach nicht möglich. Laserschneidung ist bereits allgegenwärtig, und das Laserschweißen (ob automatisiert oder manuell) wird ebenfalls schnell an Popularität gewonnen. Aber Laser machen mehr als nur schneiden und schweißen, sie können reinigen. Obwohl die Laserreinigungstechnologie noch nicht populär geworden ist, hat sie sich in Anwendungen wie Lack- und Rostentfernung etabliert, insbesondere in speziellen Reinigungsanwendungen in Branchen wie Luft- und Raumfahrt und Automobil. Die meisten Laserreinigungsgeräte verwenden Scan -Optik, die den Laserstrahl mit einer Geschwindigkeit von mehreren Metern pro Sekunde bewegen, um ihn in die gewünschte Form (z. B. einen Kreis oder Rechteck) auf die Oberfläche zu projizieren.
Was genau ist Laserreinigung?
Die Laserreinigung umfasst eine Reihe verschiedener Prozesse, die in zwei Hauptkategorien fallen. Eines ist die Entfernung von Oberflächenverschmutzungen, und das andere ist die "Gravur" oder "Texturierung" einer Oberfläche, um eine spezifische Beschichtung, eine Kleberbindung oder andere Anwendungsbedürfnisse aufzunehmen. Während Verunreinigungsentfernung (bekannt als "Reinigung") und Lasertexturing ähnliche oder sogar die gleichen Geräte verwenden können, sind die beiden Prozesse unterschiedlich und die Hersteller wählen je nach ihren Anforderungen zwischen den verschiedenen Kategorien.
Wie sauber lasern?
Im Kern geht es bei der Laserreinigung darum, Oberflächenverunreinigungen wie Rost und unerwünschte Farbe zu entfernen. Die Ausrüstung ist häufig mit einem Rauchextraktionssystem ausgestattet, das die Verunreinigungen erfasst, die vom Laser entfernt werden. In einigen kritischen Luft- und Raumfahrtanwendungen wie der Reinigung von Titan wird ein Abschirmgas verwendet, um die Oxidbildung zu verhindern. In vielen gängigen Anwendungen arbeiten Laser, indem sie Oberflächenverunreinigungen ableiten. Die Ablation (die direkt in ein Gas umwandeln) funktioniert am besten, wenn die Ablationsschwelle des Verunreinigers weit unter der des Grundmetalls liegt, sodass der Laser den Verunreinigungen atomisieren kann, ohne die Metalloberfläche zu beeinflussen. Die vom Laser gelieferte Energie führt den Reinigungsvorgang auf unterschiedliche Weise durch, abhängig von dem zu entfernenden Material. Zum Beispiel erzeugt der Laser manchmal einen thermischen Schockeffekt auf die Oberfläche, was den Unterschied in den thermischen Expansionskoeffizienten zwischen Oberflächenabfällen wie Rost und Grundmetall verursacht, und der Stoß erzeugt eine "Schüttung" von Rostpartikeln an der Oberfläche. In anderen Fällen verbrennt die Wärme des Lasers das zu entfernende Material, das normalerweise Farbe oder andere organische Beschichtungen besteht.
Die Ölkontamination ist für Laser transparent, so dass sie nicht durch Ablation oder thermischen Schock entfernt wird. In diesem Fall "kocht" der Laser bestimmte Teile des Öls. Insbesondere erwärmt der Laser kleine Bereiche der Metalloberfläche, wodurch Öltröpfchen von der Oberfläche in die Luft springen, wo das Rauchextraktionssystem diese Tröpfchen erfasst. "In diesen Anwendungen ist das Rauchextraktionssystem genauso wichtig wie der Laser selbst.
Laser -Texturflächen
Laser bieten Präzision an, die schwierig mit anderen Tools zugänglich sind. Laserleistung, Impulsdauer und Strahlprofil können so eingestellt werden, dass der Prozess nur den beabsichtigten Teil beseitigt und andere Bereiche nicht betroffen verlässt. So wie die Laserreinigung Verunreinigungen beseitigt, während das Grundmetall intakt bleibt, kann auch die Lasertexturierung mit präziser Kontrolle erfolgen. In diesen Prozessen ist der Laserstrahl typischerweise ein Gaußschen Strahl mit hoher Energie in der Mitte des Strahls, der die Metallschicht abblättert und das darunter liegende Metall veranlasst, sich einem momentanen Zustand von fest zu flüssig und zurück zu fest zu unterziehen. Der Prozess verwendet typischerweise Single-Mode-Laser, die sehr kleine Punktgrößen ermöglichen und extrem präzise Texturen erzeugen. Eine Analogie kann zum Sprengen gezogen werden, wobei die Größe jedes Sandkörners genau kontrolliert wird, obwohl die Lasertexturierung in einer völlig anderen Art und Weise mit der Hitze des Lasers und nicht der physikalischen Auswirkung der Sandkörner auf der Oberfläche funktioniert. In einigen Metallherstellungsanwendungen kann die Lasertexturierung eine Oberfläche genau ermutigen, um ihre Eigenschaften zu ändern, wie z. B. hydrophob. Diese Präzisions -Texturierungsanwendungen verwenden in der Regel Laser mit sehr kurzen Impulsdauern, die normalerweise in Pikosekunden oder Femtosekunden gemessen werden. Viele andere texturierende Anwendungen werden verwendet, um Metalloberflächen für Beschichtungen ohne Verwendung von Körnern oder Reinigungschemikalien herzustellen.
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Automatisierte Anwendungen
Die automatisierte Laserreinigung wird in Umgebungen mit niedrigem Mix und hohem Volumen immer häufiger. Die Reinigung von Batterieschweißungen ist beispielsweise eine typische Anwendung. "Diese Systeme verarbeiten Millionen von Teilen und schweißen mehrere Werkstücke pro Sekunde auf saubere Oberflächen." Die Entfernung der Schmierung nach dem Stempeln ist eine weitere wachsende Anwendung. Zuvor stützten sich diese Vorgänge auf große Reinigungsleitungen, um Stempel für die Beschichtung zu erstellen, wobei große Mengen an Wasser verwendet wurden, die leicht mit Metall und anderen Trümmern kontaminiert und schwierig und teuer zu handhaben waren. Die Anleihevorbereitung ist ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich, insbesondere Lasertexturing. In einigen Fällen muss der Gehäuse möglicherweise mit einem bestimmten Klebstoff zusammengestellt werden, der mit einer bestimmten Textur oder einem bestimmten Muster mit einer Oberfläche übereinstimmt. Die Herstellung von Bremsbelag verwendet eine ähnliche Technologie, bei der die Laseroberfläche vor dem Platzieren der Bremsbelastung die Metalloberfläche stützt.
Sandstrahlen ersetzen?
Die Geschwindigkeits- und Qualitätsvorteile des Laserschweißens sind bekannt, weshalb es zunehmend in der Werkstatt erscheint. Kann Lasertexturing Sandstrahlen ersetzen? Automatische Geräte eignen sich gut in Situationen mit hohem Volumen, insbesondere für einfache Teilgeometrien. Wenn Teile jedoch komplexer werden und Teilkombinationen größer werden, nimmt die Schwierigkeit der Automatisierung zu. Dies hat mit der Art der Lasertexturierung zu tun, die im Idealfall senkrecht zur Metalloberfläche oder so nah wie möglich am senkrecht ist.
Eine aufstrebende Alternative
Die Laserreinigung und -strukturierung sind in allen Fällen nicht geeignet, abhängig von den Verunreinigungen, die entfernt werden müssen, und den Anforderungen an die Oberflächenvorbereitung. Zum Beispiel können Laser nicht gut darin sind, die Mühlenwaage von einer dicken, heißgeschwollenen Platte zu entfernen, insbesondere in einer automatisierten Umgebung, die einen hohen Durchsatz erfordert. Dennoch zeigen die Laserreinigung und Texturierung ein großes Potenzial, insbesondere in Branchen, die nach Fachkräften suchen. Sandstrahlen und chemische Reinigungskräfte machen die Umwelt häufig weniger als makellos. "Viele Menschen möchten umweltfreundlichere, nachhaltigere Prozesse in der Herstellung sehen", sagte Miller Cordeiro, Content Manager bei Laser Photonics. "Laserreinigung und ähnliche Technologien bieten den Herstellern mehr Möglichkeiten und helfen ihnen dabei, ihren Return on Investment zu verbessern." Das Ersetzen aller Körnchen und Chemikalien durch Laser sowie die richtigen Sicherheitsprotokolle (PSA, leichte Sicherheit, ineinanderliefe Gehäuse mit geeignetem Lasersicherheitsglas) können den Werksboden zu einem saubereren und attraktiveren Arbeitsplatz machen. Für eine Branche, die ständig nach neuen Wegen sucht, um Arbeitnehmer anzulocken, ist es sicherlich eine gute Idee, ein besseres Arbeitsumfeld zu schaffen.
