Laserrensing og laseroverflate grovt presisjonsplater som produserer dagens prestasjoner ville rett og slett ikke være mulig uten laserteknologi. Laserskjæring er allerede allestedsnærværende, og lasersveising (enten automatisert eller manuell) får også raskt popularitet. Men lasere gjør mer enn bare kutt og sveis, de kan rengjøre. Selv om laserrengjøringsteknologi ennå ikke har blitt populær, har den etablert seg i applikasjoner som maling og rustfjerning, spesielt i spesialiserte rengjøringsapplikasjoner i bransjer som luftfart og bil. Mest laserrensingsutstyr bruker skanningsoptikk som beveger laserstrålen i hastigheter på flere meter per sekund for å projisere den til ønsket form (for eksempel en sirkel eller rektangel) på overflaten.
Hva er egentlig laserrengjøring?
Laserrensing omfatter en rekke forskjellige prosesser som faller i to hovedkategorier. Den ene er fjerning av overflateforurensninger, og den andre er den "gravering" eller "strukturering" av en overflate for å imøtekomme spesifikt belegg, limbinding eller andre påføringsbehov. Selv om fjerning av forurensning (kjent som "rengjøring") og laserstrukturering kan bruke lignende eller til og med det samme utstyret, er de to prosessene forskjellige og produsentene velger mellom de forskjellige kategoriene avhengig av deres behov.
Hvordan lasere rengjør?
I kjernen handler laserrensing om å fjerne overflateforurensninger, for eksempel rust og uønsket maling. Utstyr er ofte utstyrt med et avtrekksekstraksjonssystem som fanger forurensningene som fjernes av laseren. I noen kritiske luftfartsapplikasjoner, for eksempel rengjøring av titan, brukes en skjermingsgass for å forhindre dannelse av oksyd. I mange vanlige bruksområder fungerer lasere av å abltere overflateforurensninger. Ablasjon (konvertering av et fast stoff direkte til en gass) fungerer best når ablasjonsgrensen til forurensningen er godt under basetallet, slik at laseren kan forstøvet forurensningen uten å påvirke metalloverflaten. Energien levert av laseren utfører rengjøringsoperasjonen på forskjellige måter, avhengig av at materialet blir fjernet. Noen ganger skaper laseren for eksempel en termisk sjokkeffekt på overflaten, noe som forårsaker forskjellen i termisk ekspansjonskoeffisienter mellom overflateavfall som rust og basismetall, og støtet skaper en "risting" av rustpartikler til overflaten. I andre tilfeller brenner laservarmen materialet som fjernes, som vanligvis er maling eller andre organiske belegg.
Oljeforurensning er gjennomsiktig for lasere, så den fjernes ikke av ablasjon eller termisk sjokk. I dette tilfellet koker "laseren" visse deler av oljen. Spesielt varmer laseren små områder av metalloverflaten, noe som får oljedråper til å hoppe fra overflaten inn i luften, der røykekstraksjonssystemet fanger disse dråpene. "I disse applikasjonene er røykekstraksjonssystemet like viktig som selve laseren.
Laserstruktureringsflater
Lasere tilbyr presisjon som er vanskelig å matche med andre verktøy. Laserkraft, pulsvarighet og stråleprofil kan justeres slik at prosessen bare fjerner den tiltenkte delen og etterlater andre områder upåvirket. Akkurat som laserrensing fjerner forurensninger mens du lar basismetallet være intakt, kan laser teksturering også gjøres med presis kontroll. I disse prosessene er laserstrålen typisk en gaussisk bjelke med høy energi i midten av bjelken, som ablater metalllaget og får metallet under den til å gjennomgå en øyeblikkelig tilstandsendring fra fast til væske og tilbake til faststoff. Prosessen bruker typisk lasere med en modus, som muliggjør veldig små spotstørrelser, og skaper ekstremt presise strukturer. En analogi kan trekkes til sprengning, der størrelsen på hvert sandkorn er nøyaktig kontrollert, selv om laserstrukturering fungerer på en helt annen måte å behandle overflaten med laservarmen i stedet for den fysiske effekten av sandkornene. I noen metallproduksjonsapplikasjoner kan laser teksturering nettopp mønstre en overflate for å endre egenskapene, for eksempel å gjøre den hydrofob. Disse presisjons tekstureringsapplikasjonene bruker vanligvis lasere med veldig kort pulsvarighet, vanligvis målt i picosekunder eller femtosekunder. Mange andre struktureringsapplikasjoner brukes til å fremstille metalloverflater for belegg uten bruk av korn eller rengjøringskjemikalier.
.
Automatiserte applikasjoner
Automatisert laserrensing blir mer vanlig i miljøer med lavt mix, høyt volum. Rengjøring av batterisveiser, for eksempel, er en typisk applikasjon. "Disse systemene behandler millioner av deler, sveiser flere arbeidsstykker per sekund for å rengjøre overflater." Fjerning av smøring etter stempling er en annen voksende applikasjon. Tidligere stolte disse operasjonene på store rengjøringslinjer for å fremstille stemplinger for belegg, ved å bruke store mengder vann som lett var forurenset med metall og annet rusk og vanskelig og dyrt å håndtere. Obligasjonsforberedelse er et annet viktig applikasjonsområde, spesielt laser teksturering. I noen tilfeller kan det hende at huset må settes sammen med et spesifikt lim som samsvarer med en overflate med en spesifikk tekstur eller mønster. Bremseputeproduksjon bruker en lignende teknologi, der laserstrukturering av metalloverflaten før bremseklossen er plassert.
Erstatte sandblåsing?
Hastighets- og kvalitetsfordelene med lasersveising er velkjente, og det er derfor det i økende grad vises på butikkgulvet. Så kan laser teksturering erstatte sandblåsing? Automatisert utstyr fungerer bra i situasjoner med høyt volum, lave blandede situasjoner, spesielt for enkle delgeometrier. Etter hvert som deler blir mer komplekse og delkombinasjoner blir større, øker imidlertid vanskeligheten med automatisering. Dette har å gjøre med arten av laserstrukturering, som ideelt sett krever at strålen er vinkelrett på metalloverflaten, eller så nær vinkelrett som mulig.
Et fremvoksende alternativ
Laserrensing og strukturering er ikke egnet i alle tilfeller, avhengig av forurensningene som må fjernes og kravene til overflatebehandling. For eksempel er lasere ikke flinke til å fjerne mølle skala fra tykk varmvalset plate, spesielt i et automatisert miljø som krever høy gjennomstrømning. Likevel viser laserrensing og teksturering stort potensial, spesielt i bransjer som leter etter fagarbeidere. Sandblåsing og kjemiske rengjøringsmidler gjør ofte miljøet mindre enn uberørt. "Mange mennesker vil se grønnere, mer bærekraftige prosesser i produksjonen," sa Miller Cordeiro, innholdssjef i Laser Photonics. "Laserrensing og lignende teknologier gir produsenter flere alternativer mens de hjelper dem med å forbedre avkastningen på investeringen." Å erstatte alle korn og kjemikalier med lasere, sammen med riktig sikkerhetsprotokoller (PPE, lyssikkerhet, sammenlåste kabinetter med passende lasersikkerhetsglass), kan gjøre fabrikkgulvet til et renere og mer attraktivt sted å jobbe. For en bransje som stadig leter etter nye måter å tiltrekke seg arbeidere, er det absolutt en god idé å skape et bedre arbeidsmiljø.
