کاربردهای لیزر تمیزکننده در صنعت
لیزر در حال تبدیل شدن به بهترین روش برای تمیز کردن سطح مواد است. از کارخانه‌های تولیدی و آزمایشگاه‌های پزشکی گرفته تا صنایع خودروسازی، هوانوردی و فولادسازی، لیزر به بهترین روش برای تمیز کردن سطوح مواد تبدیل شده است. اگرچه استفاده از لیزر در کاربردهای برش، حفاری و جوشکاری به خوبی شناخته شده است، اما سازگاری فعلی آن در کاربردهای تمیز کردن صنعتی نسبتاً جدید و ناشناخته است. این کاربرد فعلی لیزر تمیزکننده در نتیجه نیاز به یک روش تمیز کردن غیر خطرناک و غیر ساینده است که می تواند به عنوان جایگزینی در کاربردهایی که قبلاً از روش های انفجار شیمیایی، دستی و ساینده استفاده می شد استفاده شود.
دستگاه تمیزکننده لیزری به نام های لیزر تمیزکننده، تمیزکننده لیزری، جرم برداری فلز، لیزر تمیزکننده قطعات، لیزر زنگ زدایی، زنگ زدایی لیزری، دستگاه لیزر تمیزکننده و.. شناخته می شود.
مزایای استفاده از لیزر در کاربردهای تمیز کردن
مشکلات کلیدی ارائه شده توسط روش های تمیز کردن معمولی شامل اثرات منفی محیطی و سایش بر روی بستر است. سیستم‌های انفجار ساینده مقادیر قابل‌توجهی زباله ایجاد می‌کنند و به سطوح ظریف آسیب می‌رسانند، و استفاده از حلال‌های شیمیایی منجر به بخارات بالقوه خطرناک و مواد زائد مایع می‌شود. این مشکلات باعث پیدایش فناوری لیزر در کاربردهای تمیز کردن سطوح شد. با توجه به مزایای فراوان، تمیز کردن لیزر در حال حاضر موثرترین روش برای حذف مواد ناخواسته از سطح مواد است. در حال حاضر، مجموعه وسیعی از سیستم‌های پاک‌کننده و لایه‌کشی لیزر پالسی در کاربردهای مختلف، از حذف بقایای ولکانیزه از قالب‌های تایر و حکاکی سطوح با فرسایش گرفته تا جدا کردن عایق از هادی‌ها و رنگ‌زدایی از سطوح ظریف استفاده می‌شود.
برخی از مزایای متعدد استفاده از لیزر در کاربردهای تمیز کردن سطوح عبارتند از:
- روش تمیز کردن خودکار و غیر تصادفی
- کاهش میزان ضایعات
- افزایش ایمنی
- بدون نیاز به مواد شیمیایی یا مواد انفجاری
- فرآیند تمیز کردن غیر ساینده و بدون تماس
- بدون آلودگي صوتي (صداي ناچيز در مقابل ساير روشها)
کاربردهای پاکسازی لیزری
پروفیل سطح و حذف زنگ زدگی در ساخت فولاد
لیزر تمیزکننده یک روش موثر و کارآمد برای از بین بردن زنگ زدگی (زنگ آهن) و رسوب از مواد فلزی است. زنگ(زنگ آهن) و رسوب، آلاینده هایی هستند که در نتیجه فرآیندهای طبیعی یا مصنوعی روی سطوح فلزی ایجاد می شوند. این زنگ زدگی کیفیت فلز را کاهش می دهد و آن را برای استفاده در کاربردهای مختلف نامناسب می کند.
حذف این رسوبات سطحی ناخواسته، مستلزم اجرای فرآیندهای رسوب زدایی برای ایجاد سطوح صاف برای فرآیندهای پیش پرداخت و تکمیل مانند آبکاری است. عملیات معمولی زدودن زنگ و رسوب زدایی شامل استفاده از روش های فیزیکی مانند انفجار، پولیش، خراش دادن، ضربه های اضافی و برس های سیمی است. برای رسوب زدایی می توان از روش های شیمیایی مانند رسوب زدایی قلیایی و رسوب زدایی اسیدی (ترشی) نیز استفاده کرد. با این حال، این روش ها بسیار ساینده هستند و منجر به آلودگی محیطی و آسیب به فلز زیرلایه می شوند.
برای جلوگیری از این معایب، تمیز کردن لیزر به روش ترجیحی برای عملیات زدودن زنگ آهن و رسوب زدایی تبدیل شده است. که با هدایت یک پرتو لیزر با اوج قدرت و نرخ تکرار بالا بر روی لایه زنگ زده، زنگ آهن و رسوب حذف می شود.
لیزر باید با پالس های کوتاه شلیک شود تا از آسیب به بستری که روی آن کار می شود جلوگیری شود. زنگ به سرعت، انرژی پرتو لیزر را جذب می کند و در نتیجه باعث افزایش سطح دما می شود. هنگامی که دما به اندازه کافی بالا است، زنگ آهن ذوب می شود و در نهایت تبخیر می گردد.
استفاده از لیزرهای فیبر پالسی گزینه ارجح است زیرا کنترل بیشتری بر توان، طول موج و مدت پالس فراهم می‌کند و اجازه می‌دهد زنگ آهن بدون هیچ آسیبی به مواد زیرین، تبخیر شود.
بستر سازي سطوح
لیزر تمیزکننده را می توان برای بستر سازی سطوح نیز اعمال کرد. قبل از اعمال پوشش های محافظ روی قطعات فولادی، برای حفظ و محافظت در برابر خورندگی، سطوح آنها باید تمیز و عاری از هرگونه آلودگی باشد.
بستر سازي سطح، مستلزم حذف تمام آلاینده ها از سطح قطعات فولادی برای کاربردهای پوشش محافظ است. این آلاینده ها شامل روغن، گریس، رسوب، هیدرات ها و لایه های اکسیدی، شاپ پرایمر و غیره است. برای هر فرآیند بعدی، میله ها، سیم ها و پروفیل ها نیز باید عاری از این آلاینده ها باشند.
از آنجایی که تمیز کردن لیزر فیبر از روشی غیر ساینده و غیر تماسی بدون دخالت حلال‌ها، مواد شیمیایی یا رسانه‌های ساینده استفاده می‌کند، برای آماده سازي سطح و حذف زنگ‌زدگی آهن و رسوب ایده‌آل است. فرآیند تمیز کردن را می توان در مقیاس کوچک یا بزرگ انجام داد و می تواند خودکار باشد. تمیز کردن لیزر یک روش سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه برای از بین بردن زنگ زدگی آهن و بستر سازی سطوح محصولات فولادی نورد شده و قطعات فولادی ساخته شده برای پوشش محافظ است.
تمیز کردن مجموعه آند
صنعت ذوب آلومینیوم از بلوک های کربنی به عنوان آندهای “قربانی” در تولید آلومینیوم اولیه استفاده می کند. کیفیت آند بر جنبه های زیست محیطی، اقتصادی و تکنولوژیکی تولید آلومینیوم تاثیر دارد. درصد کمی از توان سلول به غلبه بر مقاومت الکتریکی آند از پیش پخته شده اختصاص داده می شود.
وجود کثیفی و سایر آلاینده ها باعث افزایش مقاومت الکتریکی آند و در نتیجه مصرف انرژی بیشتر سلول می شود. وجود آلاینده ها نیز با افزایش میزان مصرف آند در طول فرآیند ذوب، طول عمر آند را کاهش می دهد. از نقطه نظر کارایی، لازم است تمام آلاینده های سطحی از مجموعه های آند قبل از استفاده در عملیات ذوب آلومینیوم تمیز و حذف شوند.
علاوه بر این، مجموعه‌های آند ابزارهای ارزشمندی هستند که می‌توانند مجدداً مورد استفاده قرار گیرند، اما تنها پس از انجام یک درمان کامل و دقیق با اجزای اصلی آن – تحت شرایط خاص.
لیزر تمیزکننده شرایط خاصی را برآورده می کند که تحت آن مجموعه های آند می توانند برای استفاده مجدد درمان شوند. می توان از آن در برنامه های زیر استفاده کرد:
- حذف باقی مانده ي کربن
- تمیز کردن میله های کاتد
- حذف آلاینده ها و کثیفی هاي انگشتان و میله های خرد
تمیز کردن فلزات برای اتصال
برای افزایش پایداری، چسبندگی سطح و کیفیت بهتر درز، سطح مواد فلزی مورد اتصال باید قبل از استفاده براي جوشکاری و سایر تکنیک‌های اتصال، پیش پرداخت شود. بدون ایجاد زمینه لازم، اتصالات و درزها مستعد تخریب، افزایش سایش و خرابی فاجعه‌بار می‌شوند. تمیز کردن لیزر را می توان برای بستر سازی سطوح قبل از اتصال استفاده کرد که در نتیجه کیفیت باند عالی برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی و دوام ایجاد می شود.
تمیز کردن لیزر برای بستر سازی باندینگ چسب مناسب است زیرا اکسیدها و سایر آلودگی ها مانند گریس و اکسیدهایی را که باعث کاهش استحکام باندهای چسب می شوند را از بین می برد. به ویژه برای کاربردهایی که شامل سطوح منحنی یا مسطح یا قطعات با هندسه‌های سه بعدی، کاربرد دارد.
یکی از مزایای اصلی لیزر تمیزکننده، توانایی تنظیم دقیق قدرت و طول موج آن برای اصلاح دقیق فلزاتی مانند منیزیم و آلومینیوم برای استفاده در اهداف ریزساختاری است. همچنین به مواد، مقاومت بسیار بالایی در برابر عناصر خورنده می بخشد و اتصال چسب پایدار و طولانی مدت را تضمین می کند.
مزایای اتصال چسب شامل توزیع یکنواخت تنش، کاهش خوردگی، سبک شدن سازه، تضعیف ارتعاش و عایق صوتی است.
تمیز کردن لیزر برای چنین کاربردهایی ایده‌آل است زیرا روغن‌ها، زنگ‌زدگی آهن، پوشش‌های محافظ و سایر آلاینده‌های ناشی از حمل و نقل را بدون آسیب به بستر زیرین با دقت از بین می‌برد.
پیش تصفیه برای لحیم کاری و جوشکاری
تمیز کردن لیزر همچنین در کاربردهای پیش تصفیه برای جوشکاری و لحیم کاری موثر است. قبل از استفاده از مواد آلومینیوم و فولاد برای اهداف جوشکاری در کشتی سازی، ساخت ابزار دقیق، خودروسازی و سایر صنایع مرتبط، ابتدا باید سطوح آنها پرداخت شود.
آماده‌سازی جوش لیزری یکی از کاربردهای متعدد تمیز کردن لیزر است و به حذف فلزات آهنی و غیرآهنی، روان‌کننده‌ها و سایر آلاینده‌ها از سطوح فلزی و آلومینیومی در آماده‌سازی برای جوش‌های باکیفیت کمک می کند. همچنین درزهای لحیم کاری صاف و بدون منافذ را تضمین می کند.
هنگامی که در فرآیندهای پیش تصفیه برای جوشکاری و لحیم کاری استفاده می شود، تمیز کردن لیزر موارد زیر را انجام می دهد:
- حذف کامل لایه های شاپ پرایمر، هیدرات ها و اکسید
- چربی زدایی و روغن زدایی
جدا از بستر سازی جوش و لحیم کاری، لیزرها همچنین می توانند برای حذف بقایای جوش مانند مواد شار و اکسید باقیمانده و همچنین لکه های حرارتی از اتصالات جوش استفاده شوند. این روش تمیز کردن به ویژه برای قطعات فولادی ضد زنگ مفید است زیرا نور لیزر مرزهای دانه‌ها را معلق می‌کند و از غیرفعال شدن درزهای جوش اطمینان می‌دهد و در نتیجه مقاومت به خوردگی را افزایش می‌دهد.
مزایای استفاده از تمیز کردن لیزر در کاربردهای پیش تصفیه جوش و لحیم کاری عبارتند از:
- طول موج و قدرت قابل تنظیم برای درمان دقیق سطوح اتصال در طیف گسترده ای از ضخامت مواد
- بدون آسیب به بستر زیرین، یعنی لایه های گالوانیزه ورق فولادی
تزئین جزئی
تمیز کردن لیزر به ویژه در کاربردهایی که نیاز به حذف جزئی رنگ یا پوشش‌ها از سطوح تمام‌شده دارند، مؤثر است. این را می توان تقریباً روی همه انواع سطوح استفاده کرد. از تمیز کردن لیزر می توان برای لایه برداری از پنل های خورشیدی و حذف رنگ در صنایع خودروسازی و هوافضا استفاده کرد و در عین حال یکپارچگی ماده پرایمر را حفظ کرد.
در کاربردهای پوشش زدایی، لیزرهای فیبر گزینه ارجح هستند. لیزر را می توان در موارد زیر استفاده کرد:
- درمان دقیق برای سطوح کاربردی و طراحی، حذف دقیق لایه پوشش
- ایجاد قفس فارادی و ارتباطات تداومی برای صنعت هوافضا
- حذف جزئی رنگ برای سازگاری الکترومغناطیسی
- برای اتصالات سیم نقاط اتصال ایجاد کنید
- پوشش نواری در صنعت الکترونیک و خودرو
تمیز کردن لیزر در شرایطی که درزهای جوش حساس بر روی ساختارها/قطعات رنگ شده باید برای اهداف بازرسی پوشش داده شوند، بسیار موثر است. لیزر بدون نیاز به ابزارهای دستی یا برقی، مواد ساینده یا مواد شیمیایی که می تواند نواحی مشکل را پنهان کرده و باعث آسیب بیشتر به سطح شود، پوشش ها را از بین می برد.
حذف انتخابی رنگ
حذف انتخابی رنگ یکی از کاربردهای متعدد لیزر تمیزکننده است. در صنعت خودرو و هوافضا گاهی لازم است با حفظ آستر، لایه رویی رنگ حذف شود. و اغلب زمانی اتفاق می‌افتد که پوشش‌های فرسوده روی خودروها باید قبل از اعمال رنگ جدید حذف شوند.
از آنجایی که لایه رویی رنگ از نظر فیزیکی و شیمیایی با پرایمر زیرین متفاوت است، توان و فرکانس لیزر را می توان روی فرکانسی تنظیم کرد که فقط لایه بالایی رنگ را حذف کند.
پرایمر دست نخورده باقی می ماند زیرا لیزر هیچ اثر مکانیکی، شیمیایی یا حرارتی روی آن ندارد. این امر حفظ توانایی مقاومت در برابر خوردگی پرایمر را تضمین می کند. هنگامی که برای تداوم الکتریکی بین قطعات به تماس فلز به فلز نیاز است، فرآیند تمیز کردن لیزر ترجیح داده می شود زیرا باعث صرفه جویی در زمان و مواد و در عین حال بهبود کیفیت سطوح می شود.
نتیجه
امکان استفاده از لیزر تمیزکننده برای پرداخت، تمیز کردن سطوح و حذف پوشش به سرعت در حال افزایش است. بسته به کاربرد آن، فرکانس پالس، جریان و طول موج لیزر باید دقیقاً برای تمیز کردن، پرداخت و فرسایش مواد مورد نظر انتخاب شود، كه براي جلوگیری از هر گونه آسیب به مواد بستر ضروری است. با این حال، روش تمیز کردن لیزر بیشتر برای قطعات و سازه های کوچک استفاده می شود. امکان تطبیق این فناوری برای تمیز کردن سطوح وسیع و تجهیزات/ساختارهای عظیم وجود دارد.