Лазерная очистка металла от ржавчины: принцип работы и преимущества

Лазерная очистка металла от ржавчины не повреждает его поверхность. При этом окислы снимаются безопасно, быстро и качественно. Поэтому аппаратная очистка при помощи лазера существенно выигрывает у аналогичной ручной.

Примечательно, что в России о данном методе известно с 1980 года. Но такая очистка применялась только на крупных промышленных предприятиях и потому не была доступна обывателям. Сегодня же услугой устранения ржавчины при помощи лазера может воспользоваться каждый, однако не все еще знают, как проходит процедура.

Подробнее о лазерной очистке металла – в нашей статье.

Принцип работы лазера при очистке от ржавчины

Прежде чем говорить о данном методе обработки металла, важно разобраться, что такое луч лазера. По своей сути он близок к любому другому видимому и невидимому свету.

Разница в длине волны и координации, а также в лазере установлен резонатор, отвечающий за концентрацию света. Значит, в теории, световые волны любой длины могут применяться для лазерной очистки металла от ржавчины.

Но на практике есть всего несколько возбуждаемых видов сред, что объясняет малое количество стабильных и пригодных для использования в промышленности источников лазерного луча. Сегодня наиболее популярны Nd:YAG-лазеры, углекислотные и эксимерные лазеры.

Стоит пояснить, что луч Nd:YAG-лазера передается через оптическое волокно и лучше всего подходит для лазерной очистки металла от ржавчины в промышленных условиях.

Удаление коррозии с металлической поверхности выглядит так:

• загрязненный слой металла поглощает лазерный луч;
• поглощение большого количества энергии вызывает образование плазмы, которая быстро расширяется, будучи нестабильным газом с высокой степенью ионизации – так появляются ударные волны;
• ударная волна разрушает слой загрязнений, устраняя их с поверхности;
• небольшая ширина светового импульса не допускает накопления тепла, которое негативно отражается на целостности материала изделия;
• в соответствии с проведенными экспериментами, присутствующие на изделии оксиды приводят к образованию плазмы на металлической поверхности.

Преимущества технологии лазерной очистки металла от ржавчины

Специалисты выделяют несколько плюсов лазерной очистки металла от ржавчины:

• Широкие возможности применения, ведь данный подход задействуют во многих компаниях – от крупных до небольших. Аккумуляторное оборудование для лазерной очистки металла от ржавчины иногда даже решают купить для собственных нужд, правда, цена будет немаленькой.

• Отсутствие опасности для здоровья работников и экологии, так как обработка не сопровождается образованием токсичных веществ.
• Высокая точность воздействия луча.
• Быстрый эффект.
• Отсутствие шума.
• Простое применение оборудования.
• Возможность работы с разными видами металлов.
• Отсутствие дополнительных затрат после покупки установки, так как системе не требуются расходники. Устройство с минимальной мощностью способно работать 50 000 часов.
• Равномерность снятия ржавчины с металла при помощи лазерной очистки без вероятности испортить основной материал изделия.

Что может удалить лазер

Лазерное оборудование справляется с множеством операций, а не только с очисткой металла от ржавчины. Таким образом можно удалить:

• коррозию;
• ржавчину;
• масляные пленки;
• лакокрасочные покрытия;
• окалину;
• нагар;
• продукты нефтяных отложений;
• гальванические покрытия;
• адгезивные покрытия;
• органику.

Сферы применения оборудования для лазерной очистки металла от ржавчины

Ржавчину и окалину удаляют лазерным лучом во время:

• Микрообработки.
• Макрообработки.
• Масштабной обработки.

Микрообработка связана с очисткой проводов перед припаркой, привариванием электронных соединений, таких как клеммы, разъемы. Лазер позволяет убрать с мелких плоских проводов следы старой изоляции толщиной менее 1 мкм или серебряное напыление, не повредив их. В электронике лазер используется для формирования:

• тонких надрезов;
• отверстий в проводах;
• насечек на платах.

Лазер может снять полиамидное покрытие, которое присутствует на трубках тормозных или охладительных систем. После такой операции трубки удастся соединить, сохранив нетронутой их алюминиевую сердцевину.

Макрообработка используется для очистки дорогих изделий, например, украшений, монет, слитков, ценных предметов. Здесь применение этого недешевого метода полностью оправдано.

Лазерная очистка металла применяется для удаления не только ржавчины, но и налета с форм на заводах резинотехнических изделий. А именно: луч снимает остатки сырья с пресс-форм для покрышек после сотен заливок. Либо для таких нужд используют химический метод, однако это затратный по времени процесс, на который уходи около 8 часов, а реагенты могут повредить дорогостоящее изделие.

В случае использования лазера форма остается невредимой, максимальное время обработки составляет 60 минут. Также процедуру можно проводить без предварительного демонтажа, благодаря чему удается избежать проблем при сборке.

Масштабная обработка связана с лазерной очисткой металла от ржавчины в сфере изготовления комплектующих для самолетов, космических аппаратов, пр. Еще в 1990-е годы лазер начали использовать при удалении краски и налета во время техобслуживания самолетов.

Также его применяют, когда требуется снять старые свинцовые краски с корпусов кораблей, мостов, железнодорожных вагонов, зданий и прочих крупных сооружений.

Виды аппаратов для лазерного удаления ржавчины

Оборудование для лазерной очистки металла от ржавчины и пластика делится на следующие виды:

Легко транспортируемые системы в форме ранца

Подобные устройства отличаются компактностью и удобством в использовании. В их состав входят:

• оптический кабель длиной в пределах 40 м;
• лазерный источник света;
• лазерный пистолет.

Оборудование имеет мощность в 20–1 000 Вт.

При помощи лазерных пескоструев можно осуществлять прецизионную обработку поверхностей любых площадей.

Системы, интегрируемые в производство

Речь идет о компактных стационарных твердотельных, волоконных Nd:YAG-лазерах, которые предназначены для использования в условиях производства. Их основным назначением является конвейерная лазерная очистка металла от ржавчины и иных загрязнений.

Несмотря на большие размеры по сравнению с первым типом, такое оборудование обеспечивает максимально эффективную работу. Оно быстрее окупается, будучи одной из составляющих автоматизированного процесса.

Длина кабеля зависит от конкретной модели.

Системы с ЧПУ

Лазерное оборудование для очистки металла от ржавчины с числовым программным управлением имеет следующие свойства:

• высокая скорость, так как полное перекрытие импульсов происходит за 5 мин/м2;
• лучшие показатели в сфере обработки сварных элементов;
• удобство системы, поскольку ее нужно только включить, чтобы приступить к работе;
• воздушный метод охлаждения до 300 Вт;
• частота импульсов в пределах 25–500 кГц;
• гарантия не менее двух лет, при этом производители предоставляют возможность увеличить этот срок еще на год;
• большая продолжительность использования, равная 100 000 рабочих часов, долговечность и возможность применения системы в формате 24/7;
• наличие специальной подготовки по эксплуатации класса 4 и лазерной безопасности;
• небольшой размер в сочетании с эффективностью оборудования;
• практически полное отсутствие шума при работе устройств, что удалось достигнуть благодаря тщательной разработке;
• сохранение качественных внешних показателей металла, отсутствие повреждений;
• мобильность и низкое энергопотребление.

2 технологии лазерной очистки от ржавчины

Металл можно обработать от коррозии при помощи лазера двумя способами. Чаще всего используется абляция, немного реже прибегают к десорбции.

Лазерная абляция

Это обработка поверхности при помощи импульсного излучения, позволяющего испарить ржавчину. А именно: ржавчина приподнимается над металлом в виде плазменного облачка и рассасывается.

Процесс абляции становится возможен благодаря резкому перепаду температуры – материал изделия нагревают лазером свыше чем до +16 000 °C. Сам метод лазерной очистки металла от ржавчины включает в себя такие этапы:

• сканирование поверхности;
• выбор оптимального уровня мощности, удаление ржавчины.

После обработки мастеру нужно лишь выключить устройство.

Лазерная десорбция

Данная разновидность лазерной очистки металла от ржавчины считается более щадящей, при ней воздействие на ржавчину оказывается фотонным пучком. Таким образом слой коррозии разрушается на чешуйки, а не поднимается в виде цельной пленки. Нагрев проходит в один цикл, не сопровождаясь фазовыми превращениями.

Стоимость услуги лазерной очистки металла от ржавчины

Лазерную очистку металла от ржавчины предлагают специализированные компании – их можно найти в Интернете. В среднем, обработка 1 м2 стоит 2 000 рублей, однако цена услуги может меняться в соответствии с размерами изделия. Также важно учитывать особенности предмета, ведь чем сложнее рельеф, тем дороже процедура.

Советы по покупке и работе с лазерной установкой

Если вы хотите осуществлять лазерную очистку металла от ржавчины своими руками, ознакомьтесь со следующими рекомендациями:

• нельзя использовать подобное оборудование, не имея профильных знаний;
• прежде чем приступать к работам, важно внимательно ознакомиться с инструкцией и пообщаться с людьми, которые уже пользовались такой техникой;

• цена на б/у лазеры обычно в 2-3 раза ниже, чем на новые приборы, однако при покупке подержанного оборудования вы не застрахованы от наличия неисправностей;
• ремонт лазера может осуществлять только специалист;
• во время лазерной очистки металла от ржавчины необходимо соблюдать правила, а луч можно направлять исключительно на обрабатываемую поверхность.

Лазерная очистка металла от ржавчины является более дорогим способом, чем любой другой традиционный метод. Обычно полноценный аппарат обходится своему владельцу в несколько десятков тысяч долларов.

Однако результаты его использования не могут быть обеспечены ни одним другим способом, например, пескоструйным, химическим или механическим.