Hva er laserpulverbelegg herding?
Laser herdingsteknologi bruker en infrarød laser for å raskt gel og deretter kurere pulverlakkpartikler som har blitt elektrostatisk sprayet på overflaten til en del. De smeltede partiklene reagerer kjemisk under en tverrbindingsprosess for å danne et belegg som typisk er tykkere, hardere og mer holdbart enn maling. Laserhoppede pulverbelegg kan oppnå en rekke vanlige pulverlakkoverflateeffekter, inkludert glatte, fine og grove strukturer, elvekorn, rynker og blandede og bundne metalleffekter.
Tradisjonelt blir pulverbelegg herdet i industrielle ovner som bruker konveksjonsoppvarming eller infrarøde lamper. Laserprosessen skiller seg betydelig fra disse tradisjonelle metodene på to viktige måter. For det første varmer laserherding selektivt bare det opplyste området, i stedet for å oppvarme hele delen og ovnsmiljøet. Dette forbedrer energieffektiviteten. For det andre er selve oppvarmingsprosessen mer effektiv, og reduserer den nødvendige herdingstiden kraftig. For industrielle pulverbeleggingsoperasjoner forbedrer denne gjennomstrømningen i kraftig prosess.
Hvordan fungerer laserpulverbelegg herding?
Den grunnleggende konfigurasjonen av et laserherdesystem er relativt enkel. Utgangsstrålen til et høyeffektdiodelasersystem omformes og homogeniseres gjennom et optisk system, og projiseres deretter på overflaten av delen for å varme bare de valgte områdene.
De store laserstrålene som brukes i laserherdingsprosessen kan tilpasses i form og størrelse for å dekke områder så små som noen få centimeter per side til så store som flere meter bred og i diameter. Avhengig av strålekonfigurasjonen, kan enten en enkelt del eller partier av deler opplyse samtidig. Ytterligere laserkilder kan brukes til å belyse større områder.
En annen tilnærming for større deler eller deler med svært buede former er å montere laserprojeksjonsoptikken på en robotarm. Dette gjør at strålen kan beveges over overflaten av delen, selv i varierende vinkler, og kurerer pulverlakk når den beveger seg.
Laserherding bruker diodelasersystemer med høy effekt fordi de tilbyr flere viktige fordeler i denne applikasjonen. For det første kan deres utgang enkelt konverteres til en rektangulær bjelke (så vel som andre stråleformer) med en enhetlig intensitetsfordeling. Dette er vanskelig å oppnå med de svært fokuserte, avrundede gaussiske intensitetsprofilbjelkene produsert av de fleste andre lasere.
For det andre har diodelasersystemer den høyeste elektroniske effektiviteten av alle lasertyper, vanligvis over 50%. I tillegg trenger de infrarøde bølgelengdene produsert av diode -lasere inn i flere mikron under beleggoverflaten. Denne volumetriske oppvarmingen overfører raskt energi til pulverlakk, og fremskynder herdingsprosessen mens du kaster bort lite energi som varmer opp det underliggende underlaget. Fordi diode-laserprosessen unngår bulkoppvarming av komponenten, reduseres kjøletidene betydelig, noe som gjør det mulig å laser kurbelegg på temperaturfølsomme materialer.
Fordeler med laserpulverbelegg herding
Laserherding er en innovativ teknologi som overvinner begrensningene for eldre metoder, og gir resultater av høy kvalitet raskere og til en lavere pris. Sentrale fordeler med laserhellede pulverbelegg inkluderer:
Fart
Infrarøde diodelasere gir rask, lokal oppvarming som kurerer pulverbelegg på bare få minutter. Etter at belegget stivner, avkjøles det underliggende materialet raskt. I kontrast krever konvensjonelle ovner titalls minutter for å varme opp hele delen jevnt, kurere pulverlakk og deretter avkjøles igjen.
Energieffektivitet
Laserdiodelyskilder er svært elektrisk effektive, med nesten all sin energi rettet til målområdet. Laseren varmer selektivt pulveret effektivt, noe som resulterer i mindre energi som brukes til å varme opp arbeidsstykket og praktisk talt ikke noe energiforbruk til ovnsmiljøet.
Ingen avfallsvarme
Laserherdesystemer er "kalde" ovner som avgir praktisk talt ingen avfallsvarme i det omkringliggende rommet, og reduserer kravene til utstyrets temperaturkontrollsystem.
Minimal termisk stress
Laserpulverbelegg herding er egnet for varmefølsomme materialer som plast og tre, samt delikate deler med tynne metallfunksjoner.
Prosesskontroll
Romtemperaturoperasjon gir mulighet for presis kontroll av beleggstemperatur til innenfor pluss eller minus 1 grad Celsius ved bruk av metrologiske enheter ombord som termiske bilder.
Fleksibilitet
Laserovner har nærmeste øyeblikkelig start\/stoppegenskaper, noe som betyr at det ikke er nødvendig med tomgangstid eller oppvarmingstid. I tillegg har kvaliteten på målarbeidsstykket minimal innvirkning på beleggytelsen fordi laserovnen varmer og overvåker beleggets overflatetemperatur. I tradisjonelle herdingsovner kan ikke deler av lav kvalitet herdes rett ved siden av deler av høy kvalitet uten feil eller kvalitetsproblemer.
Lite fotavtrykk
Laserherdesystemer er kompakte og tar ikke mer gulvplass enn den delen de behandler. I tillegg er prosessen iboende kompatibel med kontinuerlig delstrøm, minimerer det totale fotavtrykket og maksimerer produksjonsgjennomstrømningen.
Lave eierkostnader
Driftskostnadene reduseres gjennom redusert energiforbruk, ikke generert avfallsvarme (som ellers ville varme opp det omkringliggende produksjonsmiljøet) og reduserte vedlikeholdsutgiftene betydelig.
Lavt karbonavtrykk
Iboende elektrisk energieffektivitet, eliminering av avfallsvarme utstrålt av utstyret, og mangelen på forbruksvarer gjør alle laser til en mer miljøvennlig og bærekraftig prosess.
Laserherding vs. konveksjonsovner
Konveksjonsovner er i hovedsak industrialiserte, oppskalerte versjoner av innenlandske konveksjonsovner. Deler plasseres inne i ovnen, og luften varmes opp, vanligvis av en gassbrenner eller elektrisk oppvarmingselement. Luften sirkuleres gjennom ovnhulen for å varme opp delen jevnt. Herdingstemperaturer er vanligvis mellom 325 grader F og 400 grader F. -selv om ovner kan settes høyere for å oppnå underlagstemperaturer i det området -partene er vanligvis bakt i 10 til 20 minutter for å kurere.
Den åpenbare ulempen med konveksjonsovner er deres energieffektivitet. De trenger å varme opp store volumer av luft så vel som ovnen i seg selv, og de må heve temperaturen på hele delen, ikke bare pulverlakket. Konveksjonspulverbelegg ovner blir ofte på tomgang mellom skift, noen ganger til og med kjører 24 timer i døgnet for å unngå kjøletemperaturer under den tillatte kritiske verdien. Alt dette kaster bort tid og energi, og skaper et stort karbonavtrykk. Konveksjonsovner tar også en relativt stor mengde produksjonsplass.
Sammenligning av laserherding og infrarøde ovner
Infrarøde ovner overfører energi til overflaten av en del ved strålingsoppvarming, og overfører energi direkte uten å stole på konveksjon. De bruker en rekke lyskilder som kvartslamper, keramiske emittere eller wolframfilamenter for å generere infrarød stråling. I tillegg bruker noen enheter gasskatalytiske emittere. I dette tilfellet katalyserer kull- eller propankass en reaksjon på overflaten av en spesialisert emitter for å produsere infrarød stråling uten åpen flamme.
Infrarød oppvarming er raskere og mer energieffektiv enn konveksjonsoppvarming. Faktisk er den elektriske-til-optiske konverteringseffektiviteten til diodelasere og tradisjonelle infrarøde kilder sammenlignbar. Selv om tradisjonell infrarød herding har noen likheter med laserherding, er ikke-laserkilder mye mindre effektive.
En årsak til dette er at ikke-laser infrarøde ovner avgir bredbåndsstråling. Det meste av denne strålingen blir ikke godt absorbert av pulverlakk, og bidrar derfor ikke direkte til herdingsprosessen. I tillegg stråler infrarøde ovner i alle retninger. Derfor når det meste av den infrarøde varmeapparatet ikke arbeidsstykket, men varmer bare ovnhulen. Denne typen oppvarming gjør det vanskelig å overvåke prosessen in situ.
I kontrast leverer diodelaser herdingssystemer et smalt utvalg av infrarøde bølgelengder i en meget rettet bjelke. Som et resultat blir laserlyset absorbert mye mer av pulverlakkpartiklene, som direkte fremmer herdingsprosessen. I tillegg overstiger intensiteten til laserstrålen langt den for andre infrarøde lyskilder, så herding er raskere.
Hvordan bruke laserpulverbelegg herding?
Laserherding er kompatibel med nesten alle typer pulverbelegg og substratmaterialer, noe som gjør det vidt aktuelt. Vanlige applikasjoner inkluderer:
Forbedre korrosjonsmotstand i bilkomponenter, inkludert hjul, chassiskomponenter og underkroppsdeler
- Øke holdbarheten til flymokomponenter og gi beskyttelse mot ekstreme forhold
- Tilbyr en sterk, attraktiv finish til forbrukerprodukter som kjøleskap, vaskemaskiner, ovner og utemøbler
- Forbedre værmotstand i bygningskomponenter som vindusrammer og rekkverk
- Beskytte industrielle maskiner, verktøy og hus mot slitasje og tøffe miljøer
- Tilbyr elektrisk isolasjon og beskyttelse for metallhus, chassis og kontakter i industrielt utstyr
- Opprette biokompatible og antimikrobielle belegg for sykehusutstyr og medisinsk utstyr
Fra bilproduksjon til produksjon av medisinsk utstyr er pulverlakk en mye brukt teknologi. Nøkkelindustrier inkluderer: bilindustri, landbruksutstyr, romfart, utstyr, bygging og konstruksjon, møbler, industrielt utstyr, elektronikk, medisinsk utstyr
