Лазерная подготовка металла под покраску

Обновлено: 13.05.2024

Этот метод в России применяют с 1980 года. Если в прошлые десятилетия его практиковали только на крупных предприятиях, то сейчас он доступен обычным людям.

О том, как происходит лазерная очистка металла от ржавчины, где и за сколько можно купить установку или заказать подобную услугу, читайте в статье.

Суть процедуры, плюсы и минусы

Чтобы вывести ржавчину с металла, требуется специальный аппарат. Именно он является источником лазерного излучения. Принцип его работы довольно прост.

Если изделие не повреждено коррозией, то оно будет отражать лучи, но когда лазер направляют на ржавый металл, поврежденный слой накапливает энергию, нагревается и отходит от основания. Некоторая часть ржавчины вовсе плавится и испаряется.

У метода очистки металла лазерными установками есть свои преимущества и недостатки. Основные плюсы процедуры:

Недостатков у лазерной чистки металла от ржавчины практически нет. Главным минусом является высокая стоимость аппаратуры. Так как спрос на установки не слишком высок, в розничных магазинах они не встречаются, их выписывают под заказ.

Технология обработки поверхности

Существует 2 технологии удаления коррозии с помощью лазера. Первый и самый распространенный способ – это лазерная абляция, а второй – десорбция.

Абляция

Абляция подразумевает воздействие импульсного излучения на обрабатываемую поверхность, что приводит к испарению ржавчины. Она приподнимается над уровнем неповрежденного металла в виде плазменного облачка, после чего просто рассасывается.

Абляция запускается благодаря резкому перепаду температуры. С помощью лазера поверхность может быть разогрета более чем до 16 000 градусов.

Технология проведения работ заключается в 2 последовательных шагах:

сканирование поверхности металла с помощью установки;
выбор подходящей мощности и снятие ржавчины.

После завершения обработки останется только выключить прибор.

Десорбция

Он позволяет приподнимать коррозию, но не цельной пленкой, а чешуйками. Нагрев осуществляется за один цикл, без фазовых превращений.

Так как десорбция – это щадящий метод чистки, его применяют при работе со сложными рифлеными поверхностями, оснащенными пазами и отверстиями, для очистки изделий с декоративной отделкой.

Для удаления ржавчины толщиной в 50-75 мкр достаточно лазера, мощностью в 106 Вт/кв, с диаметром фотонного пучка не более 100 мкр.

Сфера применения

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

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.
Макроэксплуатация. С помощью лазерных установок очищают ценные предметы, археологические находки, монеты, ювелирные изделия, детали автомобиля и промышленного применения.
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.

Оборудование для чистки лазером

На рынке можно встретить множество современных аппаратов для лазерной чистки. Приобретать устройство необходимо в зависимости от задач, которое оно будет решать. Наиболее востребованными являются компактные приборы в виде рюкзаков или небольших стационарных установок.

Топ-3 популярных аппарата, их цена

Стоимость лазерного оборудования различается, в зависимости от производителя и особенностей конструкции прибора.

Топ-3 лазера для борьбы с ржавым налетом:

Ранец-стойка Clean Laser. Цена – от 320 000 рублей для устройства мощностью 100 Вт и размером головки 42х34х55 см.
Китайский лазер-ранец JNL.INK. Стоимость устройства стартует от 8 000 $.
Ранец-рюкзак CL мощностью 20 Вт и весом 12 кг. Цена начинается от 200 000 рублей.

Цены могут отличаться в зависимости от:

продавца,
региона доставки,
акций, проводимых в магазине,
курса валют.

Где заказать услугу?

Заказать услугу по удалению ржавчины лазером можно в специализированных сервисах. Ищут их в интернете, заводя в поисковую строку соответствующий запрос. Цена зависит от площади обрабатываемой поверхности.

Средняя стоимость удаления ржавчины с 1 кв. м. – 2000 рублей. Значение имеют особенности исходной детали. Чем сложнее ее рельеф, тем выше цена.

Полезная информация

Советы по покупке и эксплуатации лазеров для удаления ржавчины:

Хотите узнать больше о способах и средствах удаления ржавчины? Загляните сюда.

Видео по теме статьи

В видео показано использование компактной (ранцевой) модели лазерной установки мощностью 100 Вт для очистки поверхности:

Заключение

Лазер – это современный прибор для борьбы с ржавчиной. Он практически не имеет недостатков, кроме высокой стоимости. Однако потратившись на прибор однажды. Эксплуатировать его можно очень долго.

Лазерная очистка материалов

Промышленная очистка поверхностей как отдельное направление технологического развития сформировалось довольно давно. При этом как правило очистка не очень заметна при рассмотрении отдельных процессов в промышленности, хотя и является важным, а в некоторых случаях крайне важным процессом в цикле производственной деятельности. Важность промышленной очистки определяется тем, что она напрямую влияет на качество выпускаемой продукции, ее функциональность и безопасность!

Современными методами отчистки материалов являются:

химический,
термохимический,
термический,
механический, включая пескоструйный.

Все эти технологии имеют свои преимущества и недостатки. К недостаткам большинства методов можно отнести трудоемкость, ресурсозатратность, неэкологичность, и недостаток эффективности.

Однако, есть инновационная технология, которая превосходит многие из них.

Речь идет о технологии промышленной лазерной очистки.

Рис. 1. Пескоструйная или дробеструйная обработка

Рис. 2. Химическая обработка

Лазерная очистка поверхностей

Бельгийская компания «P-Laser» является основоположником этой технологии и продолжает разрабатывать, развивать, и внедрять оборудование лазерной очистки по всему миру. Более чем за 25 лет работы ИТР персоналом компании накоплен уникальный опыт в области промышленной очистки в различных видах промышленности и социальной сферы. Компания «P-Laser» смогла объединить все преимущества лазера и накопленный обширный опыт в области очистки различных материалов и соответствующих методов очистки воедино.

Промышленная лазерная очистка – или абляция – это процесс очистки/снятие инородного слоя материала с обрабатываемой твердой поверхности путем облучения его лазерным лучом.

Рис. 3. Система лазерной очистки

Рис. 4. Принцип действия

О ТЕХНОЛОГИИ

Принцип действия работы установок лазерной очистки компании «P-Laser» заключается в том, что целевой материал, путем поглощения энергии от излучения лазера очень быстро нагревается, что приводит к его испарению или растрескиванию. При этом поверхность, расположенная ниже не подвергается воздействию и остается не тронутой, т.е. готовой к дальнейшему технологическому процессу.

Регулируя мощность излучения, скорость сканирования и режим очистки, можно с высокой точностью контролировать количество удаляемого инородного материала.

Технология лазерной очистки в большинстве случаев превосходит по эффективности другие известные методы промышленной очистки и не имеет их недостатков. Лазерная очистка с широким спектром действия является самым чистым методом индустриальной очистки так как воздействует только на тот слой, который требуется удалить, оставляя базовый материал не тронутым. При этом эффективность процесса значительно увеличивается.

При соблюдении минимальных требований ТБ и правильном подборе средств индивидуальной защиты процесс лазерной очистки является абсолютно безопасным для оператора и окружающего персонала.

Рис. 5. Процесс лазерной очистки

К преимуществам технологии можно отнести следующее:

электроэнергия является единственным потребляемым ресурсом,
обрабатываемый материал не разрушается в процессе воздействия,
более высокая степень отчистки достигается путем регулировок и подбора режимов работы,
легкость применения и интеграция в технологические процессы,
отсутствие отходов, только пыль,
возможно локальное и ограниченное по площади воздействие,
возможно селективное и послойное снятие обрабатываемых слоев,
низкий уровень шума,
отсутствие необходимости переоснащения,
низкая эксплуатационная стоимость,
надежность.

ПРИМЕНЕНИЕ

Технология и оборудование «P-laser» многократно опробована и широко используется заказчиками по всему миру. В том числе очень широко применяется в нефтегазовой отрасли.

Основными видами применения лазерной очистки являются:

1. Подготовка ответственных деталей к дефектоскопии:

очистка сварных швов сосудов, работающих под давлением,
очистка сварных швов и соединений нагруженных элементов и конструкций,
очистка труб различного сортамента (ОК, НКТ, СБТ, ГНКТ), а также штанги погружных насосов.

Рис. 6. Подготовка деталей к дефектоскопии

2. Очистка уплотняющих поверхностей:

очистка фланцев,
уплотнительных поверхностей насосов, емкостей и сепараторов.

Рис. 7. Очистка уплотняющих поверхностей

3. Производство труб большого диаметра:

очистка поверхностей перед нанесением защитных покрытий,
удаления окисленного слоя с привариваемых торцов.

4. Производство нефтегазового оборудования:

очистка поверхностей перед нанесением покрытий,
удаления окисленного слоя с привариваемых торцов.

5. Очистка вращающегося оборудования:

6. Обслуживание оборудования и машин:

очистка труб (НКТ, СБТ),
обслуживание грузовой техники,
обслуживание ДВС,
обслуживание ГТУ,
обслуживание электрических контактов,
обслуживание теплообменных аппаратов.

7. Подготовка к нанесению покрытий:

подготовка металлических поверхностей к нанесению ЛКМ и антикоррозионных покрытий,
удаление цвета побежалости с поверхностей нержавеющей стали.

8. Снятие покрытий и обезжиривание:

снятие краски с поверхности бурового комплекса,
снятие краски с поверхности оборудования и инфраструктуры.

Рис. 8. Снятие ЛКП

Примеры использования технологии лазерной очистки «P-LASER» в промышленности

Удаление ржавчины с поверхности

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 таких как (дробь, песок, СО₂, химические реагенты и т.д.), и не требует дополнительных ресурсов только электричество.

Рис. 9. Снятие ржавчины с поверхности металла

Очистка шва нержавеющей стали после сварки

В независимости от вида процесса сварки (автоматизированной или ручной, см. изображение), лазерная очистка с легкостью удаляет цвет побежалости с поверхностей нержавеющих сталей. Данная технология позволяет избежать использование химических реагентов и значительно сократить время требуемый для очистки изделий.

Рис. 10. Снятие цвета побежалости

Очистка сварного шва стали перед дефектоскопией

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, что невозможно достичь при механической обработке.

Рис. 11. Очистка сварного шва

Очистка поверхности алюминия от оксидной пленки

Оксидный слой или оксидная пленка возникают на поверхности алюминия или сплавов на его основе при естественном контакте с окружающей средой т.е. в процессе окисления с 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

Оборудование лазерной очистки позволяет произвести полное, селективное или 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 или послойное снятие ЛКП

Очистка стали от нагара

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

Сервис и услуги

В промышленных целях используются следующие виды установок:

QF-50, мощность 50 Вт
QF-100, мощность 100 Вт
QF-500, мощность 500 Вт
QF-1000, мощность 1000 Вт

Для обработки больших площадей в промышленных масштабах на производстве часто используются установки QF-500 и QF-1000. Данные системы имеют очень высокую производительность ~ 10-40 м 2 /час.

Рис. 15. Система лазерной очистки

Для локальной очистки используются установки QF-100. При этом установки могут быть в компактном или мобильных исполнениях корпуса. Данные системы имеют высокую производительность ~ 5-10 м 2 /час. Длина оптоволоконного кабеля может быть до 3-10 м.

Региональный эксклюзивный дистрибьютер компании «P-laser» в Российской федерации и странах СНГ, компания «DY-Laser» проработает вопросы применения и автоматизации оборудования лазерной очистки совместно с Заказчиком для адаптации под конкретные условия, а также окажет услуги по очистке.

Лазерная очистка металла

Очистка металла от коррозии и других загрязнений необходима для проведения дальнейших работ с деталями и материалом. Наиболее известным способом очистки металлов является пескоструйная обработка. Но все большую популярность обретает лазерная очистка металла.

Принцип действия лазерной очистки металла заключается в импульсном лазерном излучении, при этом мощность, длину волны и значение параметров импульса можно корректировать. Мощные короткие импульсы направляются на обрабатываемую поверхность, микролуч сталкиваясь с препятствием приводит к взрыву загрязнения, остатки которого испаряются или рассеиваются в виде мелкой пыли. Металлические поверхности отражают лазерные лучи, в результате лазерной очистки на них не оказывается механическое или тепловое воздействие, что сохраняет их свойства и не вызывает деформации.

К преимуществам лазерной очистки металла можно отнести:

— высокая скорость обработки;

— контроль глубины очистки в зависимости от степени коррозии;

— отсутствие расходных материалов;

— возможность локальной очистки;

— обработка сложно-профильных деталей;

— бесконтактный способ очистки;

Появление технологии лазерной очистки металла возникло в результате потребности в безопасной и деликатной очистке, которая может заменить химические растворители и абразивные системы.

Применение лазерной очистки металла имеет широкий спектр направлений:

— удаление изоляции на проводах

— восстановление памятников из мрамора, бронзы, металла

— обработки и восстановление кузова автомобилей

— очистка от органических загрязнений

Лазерная очистка металла обеспечивает высокоскоростную обработку поверхностей, при этом не требует оборудования высокой мощности, а степень воздействия лазерного луча можно изменять в зависимости от степени загрязнения. При этом для использования лазерной очистки не требуются расходные материалы и не образуются отходы.

Ознакомится с ассортиментом наших систем лазерной очистки и их техническими характеристиками Вы можете в каталоге.

IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Лазерная очистка – это химически чистый процесс, с помощью которого можно избавиться от широкого спектра примесей, даже таких, которые не удаляются традиционными способами.

Технологии по удалению ржавчины с кузова автомобиля не стоят на месте, а постоянно совершенствуются. В наше время одним из перспективных способов очистки поверхности материала от ржавчины, а также подготовки ее к дальнейшим видам обработки (покраске, сварки) является лазерно – плазменная обработка.

Теперь не нужно вручную или с помощью шлифовальной машинки очищать поверхность кузова автомобиля от ржавчины и вдыхать вредную химическую пыль. Данную процедуру теперь может сделать лазерное оборудование, которое в свою очередь не требует применения различных веществ и воды, так же не будет создаваться никакая вредная пыль, потому что в процессе работы не образуется вторичных отходов. Самый нижний предел размера удаляемых частиц при лазерной очистке меньше 0.1 мкм.

Таким образом, некоторые задачи, которые требуют максимальной очистки, просто невозможно решить, не прибегая к лазерной технологии. Например, это труднодоступные места автомобиля, куда обычным механическим способом не достать.

С применением этой технологии появилась возможность изменения параметров облучения в широких пределах и подбирать режим обработки индивидуально для каждого типа поверхности.

Преимущества лазерной очистки – это дистанционность, высокая производительность, отсутствие механического повреждения.

Существуют два вида лазерной очистки, сухая и влажная. Они основаны на импульсном лазерном нагреве поверхностей – сухих или с использованием тонкого слоя жидкости, нанесенного на поверхность. Сухая очистка отличается простотой выполнения, но эффективность ниже, чем у влажной, а необходимая энергия излучения – выше. Недостатки сухой очистки являются существенными, нежели влажной. Энергетические пороги лазерной очистки в 2-3 раза ниже, чем у сухой. В некоторых случаях сухая лазерная очистка металла автомобиля сопровождается локальными повреждениями поверхности.

Применение излучения YAG:Nd-лазера в режиме наносекундных импульсов удаляет коррозионные слои толщиной до 200 мкм без повреждения основного металла. Луч обычно направляют перпендикулярно поверхности, но в ходе использования лазера, выяснилось, что при наклонном положении пучка излучения, качество очистки повышается. [2]

Лазерная технология – это применение «чистой лучевой энергии» для удаления коррозии с кузова автомобиля. Развитию данной технологии препятствовали в основном экономические проблемы (высокая стоимость) и производительность процесса.

Схема процесса очистки состоит в следующем. Пучок лазера фокусируется на поверхности обрабатываемой детали автомобиля и размер пятна должен быть такой, чтобы плотность мощности излучения приводила быстро к повышению температуры поверхностного слоя. Величина такой мощности составляет от 107…1010 Вт/см2. Производительность лазера зависит от его мощности, но также существенную роль играют поглощающие свойства поверхности.

Новое поколение лазеров импульсного типа идеально пригодны для систем очистки коррозии с поверхности и труднодоступных мест автомобиля. Лазер YLR-20 с мощностью излучения 20 Вт, это компактный прибор, имеющий воздушное охлаждение, формирующийся пучок составляет около 12…15 мм. Серийно такие лазеры выпускаются с мощностью 10,20 и 50 Вт, по специальному заказу выпускают и версии достигающие 200 Вт. В данных моделях существует разный диапазон частоты импульсов, который можно регулировать, но не менее чем на 20 кГц, достигаемая энергия импульса составляет около 1 мДж. [3]

Бельгийской компанией было разработано новое устройство P-Laser QF-1000. Прибор предназначен для подготовки и очистки поверхности металла автомобиля к дальнейшей обработке. Например, при удалении коррозии с участков кузова автомобиля, бывают моменты, когда нужно прибегнуть к применению сварных работ, тогда перед этой работой применяют подобную обработку. Стоимость ручного лазера очень высока – 50 Вт версия стоит 47800 евро.

Лазер P-Laser QF-1000 выдает короткие импульсы, направленные на поверхность автомобиля. Оксиды и грязь под действием импульсов распадаются, при этом получается идеально чистая поверхность, которая готова к дальнейшей обработке. Данная технология действительно невероятна, она не оказывает ни малейшего вреда телу человека. [4]

В таблице 1 приведена технологическая карта подготовки автомобиля к антикоррозионной обработке и удаления ржавчины лазером.

Таблица 1 – Технологическая карта подготовки автомобиля к антикоррозионной обработке и удаления ржавчины лазером

Читайте также: