Laserowe czyszczenie powierzchni

ECL jest firmą zajmująca się sprzedażą laserów czyszczących i badaniami związanymi z ich zastosowaniem. W naszej ofercie posiadamy szeroki zakres urządzeń czyszczących, odpowiednich dla mniejszych oraz większych przedsiębiorstw. Zapewniamy optymalnie sparametryzowane urządzenia oraz pełne doradztwo techniczne w zakresie obróbki laserowej. W codziennej pracy kierujemy się hasłem „Przez popularyzację i wiedzę, do sprzedaży urządzeń laserowych”. Zależy nam na zwiększaniu świadomości w zakresie laserowego czyszczenia powierzchni. Działając we współpracy z Centrum Laserowych Technologii Metali im. Henryka Frąckiewicza Politechniki Świętokrzyskiej i Akademią Górniczo – Hutniczą im. Stanisława Staszica w Krakowie, prowadzimy badania w zakresie rozwoju i zastosowania technologii czyszczenia.

Laserowe czyszczenie powierzchni

Skuteczna, nowoczesna, precyzyjna oraz ekologiczna metoda czyszczenia powierzchni

Obecnie w przemyśle wykorzystywanych jest wiele mechanicznych oraz chemicznych metod usuwania powłok lakierniczych nanoszonych metodami konwencjonalnymi, maszynowymi, zanurzeniowymi czy natryskowymi. W zależności od grubości i rodzaju powłoki stosowane są m.in. technologie strumieniowo–ścierne (np. piaskowanie, śrutowanie, szkiełkowanie), czyszczenie suchym lodem, czyszczenie parą wodną oraz wszelkiego rodzaju metody czyszczenia chemicznego. Wszelkie te technologie mają wiele różnych ograniczeń. Są to, między innymi, konieczność użytkowania w specjalnie przystosowanym otoczeniu, generowanie dużych ilości odpadów, czy wysoki pobór mocy. Technologie te bywają też zbyt inwazyjne dla niektórych podłoży, lub są niebezpieczne dla środowiska. Doskonałą alternatywą dla tych metod jest czyszczenie powierzchni z wykorzystaniem promieniowania laserowego, technologia która zyskuje uznanie i coraz częściej wykorzystywana  jest w przemyśle.

Czyszczenie laserowe wykorzystuje zjawisko ablacji laserowej, która polega na odparowaniu wierzchnich cząstek materiału. Aby proces ablacji mógł zaistnieć, musi  wpłynąć na to szereg zdarzeń. Wiązka laserowa to nic innego jak światło, jednak ma ono swoją specjalną charakterystykę, która odróżnia je od światła zwykłej latarki. Fotony emitowane przez źródło laserowe poruszają się w jednym kierunku i wszystkie mają tą samą długość. Pozwala to na bardzo precyzyjne kierunkowanie energii emitowanej przez źródło lasera na powierzchnię obrabianego materiału.

Ultra krótkie, wysokoenergetyczne impulsy laserowe niemalże natychmiastowo przekazują na powierzchnię materiału energię wystarczającą do przekroczenia wartości krytycznej zwanej progiem ablacyjnym, co powoduje rozerwanie połączeń pomiędzy atomami materiału i tym samym  oderwania ich z jego powierzchni.

Zjawisko takie nazywamy ablacją laserową, występuj ono wtedy gdy materiał przechodzi bezpośrednio ze stanu stałego w stan gazowy z pominięciem fazy ciekłej, czyli sublimuje.

Podczas tego procesu dochodzi do rozpylania nad powierzchnią materiału dużej ilości najróżniejszych elementów, wcześniej znajdujących się na powierzchni materiału jakimi są pojedyncze atomy, lub  całe oderwane cząstki.

W procesie tym wykorzystywana jest różnica absorpcyjności (czyli współczynnika, który mówi o tym, ile energii przenoszonej przez światło o konkretnej długości fali może zostać pochłonięte przez materiał), która jest zupełnie inna dla metali i zanieczyszczeń składających się najczęściej z powłok lakierniczych, rdzy, tłuszczu, pyłów i wielu innych drobnych cząstek.

Podczas gwałtownego odparowania nawarstwień generowana jest fala akustyczna, która w pierwszej kolejności porusza się w kierunku materiału podłoża jednak po odbiciu od granicy pomiędzy nim a nawarstwieniami zaczyna poruszać się w przeciwnym kierunku wspomagając przy tym efekt „wyrzucania” oderwanych cząsteczek nawarstwień w powietrze.

Tworzą one chmurę, w której, poprzez ciągłe napromieniowywanie światłem laserowym, powstaje plazma przenosząca dodatkowe ciepło w głąb materiału, co pozwala na jeszcze skuteczniejsze prowadzenie procesu czyszczenia laserowego.

Aby skutecznie usuwać zanieczyszczenia z obrabianych powierzchni. Odpowiednia długość fali promieniowania laserowego oraz optymalne parametry procesu sprawiają że światło, które wypromieniowywane jest ze źródła laserowego, zostaje pochłonięte przez nawarstwienia znajdujące się na czyszczonej powierzchni natomiast reszta promieniowania zostaje całkowicie odbita od powierzchni materiału podłoża.

Laserowe czyszczenie powierzchni

Skuteczna, nowoczesna, precyzyjna oraz ekologiczna metoda czyszczenia powierzchni

Technologia czyszczenia laserowego jest coraz częściej stosowana jako alternatywa dla konwencjonalnych metod czyszczenia z uwagi na swoje zalety. Dzięki dużej parametryzacji urządzenia laserowego możliwe jest wszechstronne, selektywne oraz bezinwazyjne czyszczenie powierzchni. Metoda czyszczenia ablacyjnego może być wykorzystywana do usuwania rdzy, zanieczyszczeń eksploatacyjnych, powłok lakierniczych, tłuszczu, pyłów z podłoży stalowych, aluminiowych, kamiennych oraz drewnianych.

Odpowiednie sparametryzowanie urządzenia pozwala na wykorzystywanie go do obrabiania bardzo delikatnych i filigranowych powierzchni, bądź do oczyszczania powierzchni o dużych gabarytach, oraz gwarantuje efektywne i wydajne usuwanie zanieczyszczeń. Dzięki mechanizmowi ablacji możliwe jest kontrolowane  usuwanie wybranej warstwy zabrudzeń bez ingerowania w materiał podłoża.

Doskonale sprawdza się to podczas usuwania powłok lakierniczych oraz w przypadku usuwania zanieczyszczeń z form odlewniczych gdzie konieczne jest zachowanie odpowiedniej jakości powierzchni. Proces czyszczenia laserowego nie produkuje żadnych dodatkowych odpadów poza drobnymi cząsteczkami oderwanych zanieczyszczeń, które zasysane są z miejsca obróbki i magazynowane w specjalnych zbiornikach lub usuwane przez odciąg wentylacyjny.

Ponadto urządzenia czyszczące charakteryzuje niewielki pobór mocy, przykładowo 200 watowy laser czyszczący średniej mocy pobiera około 1.8 kW, to mniej więcej tyle co średniej klasy czajnik elektryczny.

Promieniowanie lasera jest spójne, zazwyczaj spolaryzowane i ma postać wiązki o bardzo małej rozbieżności. W laserze łatwo jest otrzymać promieniowanie o bardzo małej szerokości linii emisyjnej, co jest równoważne bardzo dużej mocy w wybranym, wąskim obszarze widma.

W laserach impulsowych można uzyskać bardzo dużą moc w impulsie i bardzo krótki czas trwania impulsu.

Zasadniczymi częściami lasera są: ośrodek czynny, rezonator optyczny, układ pompujący. Układ pompujący dostarcza energię do ośrodka czynnego, w ośrodku czynnym w odpowiednich warunkach zachodzi akcja laserowa, czyli kwantowe wzmacnianie (powielanie) fotonów, a układ optyczny umożliwia wybranie odpowiednich fotonów.

Przyjmując średnią wartość grubości warstwy rdzy i zakładając, że czyszczona powierzchnia jest płaska, czyli jej geometria nie utrudnia czyszczenia można usystematyzować informacje o wydajności czyszczenia laserem.

Usuwanie rdzy

Grubość          0.2mm           0.5mm

100 W              2㎡/h               1㎡/h

200 W              5㎡/h               3㎡/h

300 W              7-8㎡/h 5㎡/h

500 W            15-20㎡/h           8㎡/h

Tabela przedstawiająca wydajność czyszczenia warstw rdzy w zależności od mocy urządzenia i grubości warstwy rdzy

Jak widać na powyższej tabeli średnia wydajność procesu czyszczenia laserowego jest w głównej mierze uzależniona od mocy źródła użytego lasera

Seria zestawów do czyszczenia laserowego zapewnia znakomitą wydajność nawet w przypadku bardzo dużych projektów, czy to w fabrykach, czy w terenie. Szeroki zakres dostępnych mocy zapewnia doskonałe dostosowanie urządzenia do potrzeb klienta.

Urządzenia charakteryzują się wysoką niezawodnością przy minimalnej potrzebie dokonywania konserwacji, szybkiej konfiguracji parametrów oraz łatwością obsługi.

Czyszczenie powłok lakierniczych

Szeroki zakres parametryzacji lasera czyszczącego pozawala na szybkie usuwanie powłok lakierniczych nanoszonych metodami konwencjonalnymi, maszynowymi, zanurzeniowymi czy natryskowymi.

Odpowiednio dobrana moc promieniowania oraz częstotliwość padania impulsów gwarantuję uzyskanie w pełni oczyszczonej powierzchni, która nadaje się do pokrycia świeżą warstwą powłoki lakierniczej.

Oczyszczanie spoin przed i po spawaniu

Laserowe czyszczenie powierzchni doskonale nadaje się do przygotowywania wyrobów do spawania poprzez szybkie usunięcie wszelkich zanieczyszczeń z elementów łączonych.

Wysokoenergetyczna wiązka promieniowania może być wykorzystywana również do oczyszczenia powierzchni spoiny ze wszystkich osadów i odprysków powstałym w procesie spawania. Optymalnie dobrane parametry gwarantują otrzymanie doskonale oczyszczonej powierzchni, która bez dodatkowych zabiegów może zostać pokryta powłokami lakierniczymi. SONY DSC

Usuwanie rdzy

Czyszczenie laserowe jest świetną alternatywą usuwania  rdzy wszędzie tam gdzie konwencjonalne metody nie mogą zostać wykorzystane. Optymalnie sparametryzowana wiązka promieniowania laserowego może być wykorzystana do regeneracji starych części usuwając z nich wszystkie ślady korozji. Poza szybkością i bezinwazyjną charakterystyką procesu usuwania rdzy, ablacyjne promieniowanie konserwuje czyszczony element zapobiegając powstawanie na nim rdzy przez dłuższy czas.