В производството на композитни материали почистването на матрицата винаги е било неизбежна стъпка. Традиционните методи за почистване отнемат време-и трудоемки-и дори могат да повредят формите. Сега все повече компании започват да използват лазерното почистване като заместител на традиционното почистване. Технологията за лазерно почистване предлага предимства като високи нива на автоматизация и висока ефективност на почистване. Това не само значително подобрява ефективността на производството и намалява разходите, но също така подобрява работната среда и здравословните условия на операторите.
Какво представляват композитните материали?
Композитните материали са нови материали, образувани чрез комбиниране на два или повече материала с различни свойства. Те притежават предимства като леко тегло, висока якост и устойчивост на корозия, което ги прави широко използвани в индустрии като аерокосмическа, автомобилна, железопътен транспорт и вятърна енергия. Тъй като тези индустрии изискват материали с по-висока-производителност, използването на композитни материали става все по-разпространено, което води до по-строги изисквания за повърхностна обработка.
Формите от композитни материали се предлагат в различни размери и геометрични форми, изработени от различни материали, включително стомана, алуминий и волфрамова стомана. Традиционно формите се почистват с помощта на методи за ръчно смилане, бластиране на медии или химически вещества. Въпреки това, тези техники също представляват свои собствени предизвикателства.
Например смилането може да генерира прах и летливи вещества, които могат да повлияят отрицателно на здравето на работниците. Това може също да доведе до разграждане на повърхността на мухъла, преждевременно износване и натрупване на остатъци. Освен това бластирането на медиите или използването на химически вещества са тежки и агресивни процеси, които с течение на времето могат да повредят формата и да променят формата ѝ.
Системата за лазерно почистване отстранява ръжда и замърсители от повърхността на лопатките на турбините на авиационни двигатели
Лазерно почистванепредлага алтернативно решение, което използва високо{0}}енергийни светлинни импулси за прецизно отстраняване на смола, производствени остатъци, освобождаващи агенти, оксиди, масла и други нежелани вещества. Тази технология гарантира, че основният субстрат остава неповреден, което значително удължава експлоатационния живот на формите.
Принцип на лазерно почистване
Лазерното почистване се основава на принципа на аблация, като се използват наносекундни лазерни импулси за облъчване на целевата повърхност. Този процес съчетава физически ефекти като термична аблация, фоторазлагане и ударни вълни за отстраняване на замърсители. Операторите могат да регулират параметри като дължина на вълната, продължителност на импулса и енергиен интензитет според материала на матрицата, като гарантират, че се отстраняват само замърсителите, без да се засяга субстрата. Тъй като различните материали абсорбират лазерна енергия в различна степен, лазерните параметри се регулират въз основа на материала на формата.
В момента лазерното почистване се разделя основно на два режима: импулсен режим и непрекъснат вълнов режим:
Импулсен лазер:Излъчва кратки и интензивни импулси на лазерна енергия, което води до малка термична зона на въздействие. Подходящ е за отстраняване на тънки слоеве, остатъчни лепила, отделящи агенти и други леки замърсители, особено върху термично чувствителни композитни материали като въглеродни влакна и стъклени влакна. В приложения с високо -търсене, като космическата промишленост, производството на матрици и прецизното инженерство, където защитата на субстрата е критична, импулсните лазери се използват широко.
100W-300W импулсен влакнест лазерен почистващ препарат
Лазер с непрекъсната вълна:Произвежда стабилен, непрекъснат лъч светлина, което го прави идеален за тежки-задачи по почистване, като премахване на ръжда, боя и други покрития от метални повърхности. За широко{2}}мащабни, силно замърсени или високо-ефективни промишлени почистващи задачи (напр. отстраняване на ръжда от стоманени конструкции и поддръжка на старо оборудване), лазерният режим с непрекъсната вълна предлага по-добра-ценова ефективност.
1000W-3000W лазерна почистваща машина с непрекъсната вълна
Двата режима не са взаимно изключващи се, а по-скоро допълващи се избори, съобразени с различни сценарии на приложение.
Разлики в принципите на работа:
| Параметър | Непрекъснат лазер | Импулсен лазер |
| Режим на изходна енергия | Стабилен и непрекъснат изход | Кратки импулси с висока пикова мощност (наносекундно ниво) |
| Ефект на термично натрупване | Висок (изисква строг контрол на скоростта на сканиране) | Изключително ниско (подходящо за прецизни компоненти) |
| Пикова плътност на мощността | Обикновено < 1×10⁶ W/cm² | Може да достигне 1×10⁹ W/cm² |
Сравнение на типичните технически параметри:
| Индекс | Непрекъснат лазер (3000 W CW) | Импулсен лазер (300W MOPA) |
| Ефективност на почистване (m²/h) | 8-12 | 2-4 |
| Диаметър на петна | Регулируем от 0,2-3 мм | Регулируем от 0,05-0,5 мм |
| Възможност за премахване на дебелината на слоя | По-малко или равно на 150 μm | По-малко или равно на 50 μm |
| Коефициент на потребление на енергия (kW·h/m²) | 1.8-2.2 | 3.5-4.0 |
Експериментална проверка: Лазерно премахване на боя върху метални основи
За да предоставим на индустриалните потребители емпирични доказателства, нашият екип за научноизследователска и развойна дейност проведе сравнителни тестове върху типични метални субстрати. Експерименталните резултати разкриват ключови правила за оптимизация за повърхностна обработка, идентифициране на ядроторазлика между импулсни и непрекъснати лазерни почистващи машини.
- Импулсно лазерно почистване (200W JPT MOPA):Тестването на слой боя от 20 μm върху алуминиева сплав показа, че по-късите импулсни ширини премахват покритията по-ефективно от по-дългите при еднакви честоти. Откритият оптимален параметър-без повреди е ширина на импулса от 100ns при 60kHz, със скорост на сканиране от 9600mm/s, постигайки нулево увреждане на субстрата.
- Лазерно почистване с непрекъсната вълна (CW):При CW тестване скоростта на сканиране се оказа критична. По-ниските скорости причиняват отчетливо изгаряне на субстрата, докато прекомерните скорости оставят остатъци от боя. Оптималният баланс за чиста повърхност е постигнат при скорост на сканиране от 2000 mm/s за алуминий.
Разработване на технология за лазерно почистване
Технологията за лазерно почистване произхожда от изобретяването на лазера през 1960 г. и за първи път е изследвана за използване при почистване на повърхности на артефакти през 1970 г. Оттогава технологията непрекъснато се развива, като се започне с ранните импулсни рубинени лазери, последвани от газови лазери (като CO₂ лазери) и накрая се стигне до днешните широко използвани твърдотелни-влакнести лазери.
Влакнестите лазери, благодарение на своя компактен дизайн, висока ефективност, дълъг живот и голяма гъвкавост, се превърнаха в популярен избор за почистване на матрици в производството на композитни материали. За-мащабно оборудване или морски структури, като премахване на боя и ръжда, както и обновяване и поддръжка на фабрични форми и машини, лазерите с непрекъснати влакна могат да използват високоефективните си възможности за почистване.
Технология за посрещане на различни нужди за почистване на мухъл
Лазерното почистване може да почисти прецизно метали, пластмаси и композитни материали, което доведе до широкото му приложение в промишленото производство. Освен това нарастващото търсене на високо-мощни лазерни почистващи системи, заедно с преминаването към екологични и не-разрушителни методи за почистване, както и хибридни технологии за обработка, доведе до по-автоматизирани решения.
Лазерното почистване е динамична и бързо развиваща се технология, която все повече се възприема от производителите по целия свят. Неговите предимства и приложения са обширни и продължават да се развиват, позволявайки висока прецизност и ефективност при почистване на инструменти и компоненти. Особено при производството на композитни материали, лазерното почистване ефективно премахва епоксидни смоли, полиестери, винилестерни смоли, отделящи агенти и други замърсители, като по този начин защитава основната структура на формите. Това означава, че инструментите могат да се използват многократно, което прави производствените цикли по-ефективни.
Разнообразни решения
Когато става дума за лазерно почистване,Кралски лазерне само има задълбочен опит в добре-известни области като системи за контрол на рязане, гравиране и маркиране, но също така е разработил различни решения, включително лазерно почистване, заваряване и интелигентно управление, покриващи широк спектър от сценарии за индустриално приложение.
Като практик в лазерната индустрия, системата за лазерно почистване, разработена от King's laser, е конкретно проявление на тази философия за ефективно почистване. Осигурява прецизни и екологично чисти решения за почистване на форми от композитни материали и различни индустриални компоненти, като помага на клиентите да намалят оперативните разходи и да подобрят ефективността на производството.