Penelitian teknologi pembersihan laser permukaan baja tahan karat
Makalah ini memperkenalkan konsep dan prinsip dasar teknologi pembersihan laser, dan menggunakan metode eksperimental untuk mempelajari efek pembersihan laser pada permukaan baja tahan karat. Pengujian menunjukkan bahwa teknologi pembersihan permukaan laser dapat dengan cepat menghilangkan warna oksidasi las baja tahan karat dan zona yang terkena panas serta cat dan karat pada permukaan baja tahan karat, dan dapat membentuk lapisan pasif baru.
Prinsip dasar teknologi pembersihan laser
Teknologi pembersihan laser mengacu pada penggunaan permukaan kerja iradiasi sinar laser berenergi tinggi, sehingga permukaan kotoran, bintik-bintik karat atau pelapis terjadi penguapan atau pengupasan seketika, penghapusan efektif kecepatan tinggi dari adhesi permukaan objek pembersih atau pelapisan permukaan, jadi untuk mencapai proses yang bersih.
Laser, bersama dengan berkas elektron dan berkas ion, secara kolektif disebut sebagai berkas energi tinggi. Fitur umum adalah bahwa balok membawa energi tinggi untuk ditransmisikan di ruang angkasa. Dengan memfokuskan, iradiasi dengan rapat daya 104-1015W/cm² dapat diperoleh di dekat titik fokus, yang merupakan sumber panas dengan intensitas tertinggi. . Laser memiliki karakteristik kecerahan tinggi, directivity tinggi, monokromatisitas tinggi dan koherensi tinggi, yang tak tertandingi oleh sumber cahaya biasa. Menggunakan kecerahan laser yang tinggi, setelah difokuskan oleh lensa, suhu ribuan atau bahkan puluhan ribu derajat dapat dihasilkan di dekat fokus. Direktivitas laser yang tinggi memungkinkan laser ditransmisikan secara efisien melalui jarak jauh. Monokromatisitas laser sangat tinggi dan panjang gelombangnya tunggal, yang kondusif untuk pemfokusan dan pemilihan panjang gelombang. Sinar laser yang dipancarkan oleh laser ditransmisikan dari serat optik ke lensa pemfokusan, dan setelah pemfokusan, ia mencapai permukaan benda kerja yang akan dibersihkan dari lubang bagian dalam nosel. Biasanya nozzle digunakan, dengan bantuan coaxial nozzle lubang kecil dengan laser untuk meniupkan gas di bawah tekanan ke zona pembersihan. Gas disediakan oleh sumber gas tambahan, dan fungsi utamanya adalah untuk mencegah lensa tercemar oleh percikan dan asap, dan untuk memurnikan permukaan benda kerja dan memperkuat efek termal dari laser dan material.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, setelah menyerap energi laser, polutan pada permukaan objek diuapkan dan diuapkan, atau langsung dipanaskan dan diperluas untuk mengatasi gaya adsorpsi permukaan pada partikel, sehingga mereka dapat dipisahkan. dari permukaan objek, sehingga mencapai tujuan pembersihan. Saat ini, ada beberapa ketidaksepakatan tentang mekanisme pembersihan laser, tetapi sebagian besar mekanisme dapat menjelaskan beberapa fenomena dalam eksperimen pembersihan laser, yang umumnya mencakup dekomposisi penguapan laser, pengelupasan laser, ekspansi termal partikel kotoran, getaran permukaan substrat dan Ada beberapa perbedaan pendapat tentang mekanisme pembersihan laser. empat aspek getaran partikel; selain itu, pembersihan laser sering kali merupakan hasil dari tindakan simultan dari berbagai mekanisme.
Gambar 1 Prinsip pembersihan laser
Mekanisme pembersihan laser menurut adhesi permukaan dan parameter termofisika substrat bervariasi dalam ukuran. Ketika adhesi permukaan dan parameter termofisika bahan substrat berbeda secara signifikan, mekanisme pembersihan laser meliputi: penguapan ablasi, getaran termal dan mekanisme kejutan termal dan mekanisme penghancuran akustik, seperti cat pembersih laser dan lapisan karet. Ketika adhesi permukaan dan parameter termofisika bahan substrat tidak berbeda, terutama mekanisme penguapan ablasi beraksi, seperti penghilangan karat laser.
Penelitian uji pembersihan permukaan las baja tahan karat
Perusahaan saya produksi massal jangka panjang badan baja tahan karat T4003 kendaraan, dan sebagian besar badan baja tahan karat, bahan baja tahan karat dalam pengelasan, suku cadang lokal karena celah perakitan sangat buruk, menghasilkan masukan panas yang besar, terutama ketika menggunakan pelat tipis sekitar 3mm, akan menyebabkan oksidasi permukaan di dekat las stainless steel dan las kembali, menghancurkan lapisan pasivasi asli material, sehingga ketahanan korosi material berkurang atau bahkan gagal. Beberapa produk tampilan stainless steel tidak memerlukan pengecatan atau pengecatan pernis warna transparan, oksidasi berlebihan yang disebabkan oleh perbedaan warna akan sangat mempengaruhi keindahan kendaraan secara keseluruhan. Over-oksidasi las stainless steel terutama terjadi pada permukaan luar bodi, seperti dinding samping, pelat dinding sisi bawah dan bagian lain, terutama bagian sambungan dinding samping dan pelat dinding ujung (end wall crossband), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Permukaan luar bodi baja tahan karat mengelas zona yang terkena panas oksidasi berlebihan
Sesuai dengan rekomendasi standar AWS D18.2 dan standar AS 1554,6, permukaan lasan dan zona yang terpengaruh panas diperbolehkan memiliki oksida berwarna jerami muda, dan sampel 1~3 pada Gambar 3, biru, coklat dan hitam oksida tidak memenuhi persyaratan. Selain oksidasi las, badan baja tahan karat dalam produksi karat lokal atau kontaminan lainnya dan masalah lainnya, proyek ini bermaksud untuk memverifikasi penggunaan teknologi pembersihan permukaan laser untuk menghilangkan oksidasi dan karat yang berlebihan dan kotoran lainnya pada permukaan stainless baja, dan ketahanan korosi dari permukaan yang dirawat melalui metode uji.
Gambar 3 Sampel perubahan warna oksidasi zona terpengaruh panas dan las baja tahan karat (AWS D18.2:2009)
(1) Proses pengujian memilih perangkat pembersih laser genggam 65W, melalui penyesuaian parameter, efek yang berbeda dapat diperoleh, efek perawatan yang berbeda di bawah parameter yang berbeda ditunjukkan pada Gambar 4, melalui beberapa tes, untuk mencapai keadaan permukaan yang ideal, parameter yang masuk akal pengaturan adalah sebagai berikut:
Daya laser: 65W.
Tempat kebetulan: 1.2.
Lebar pulsa: 30~240ns.
Energi pulsa: {{0}}.1~ 0.8mJ, energi optimal 0.1~0.2mJ.
Gambar 4 Uji pembersihan permukaan sampel baja tahan karat
(2) Hasil pengujian mampu menghilangkan semua lapisan oksida dari las dan zona yang terpengaruh panas setelah perawatan oleh perangkat pembersih laser di bawah parameter di atas, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5~Gambar 7.
Gambar 5 Perbandingan sebelum dan sesudah pembersihan butt weld
Gambar 6 Perbandingan sebelum dan sesudah pembersihan frontal dari lasan fillet
Gambar 7 Perbandingan sebelum dan sesudah membersihkan sisi belakang lasan fillet
Menurut keadaan permukaan yang dirawat pada perbedaan tingkat penyerapan cahaya, dengan menyesuaikan panjang gelombang dan parameter lainnya, laser tidak hanya dapat membersihkan lapisan oksida permukaan logam, tetapi juga dengan cepat membersihkan karat dan cat permukaan stainless steel (lihat Gambar 8 ~ Gambar 9)
Gambar 8 Pembersihan karat balok sisi atas
Gambar 9 Pembersihan pernis
Pembersihan permukaan dengan laser tidak hanya dapat sepenuhnya menghilangkan lapisan oksida dari lasan dan zona yang terkena panas, tetapi juga membentuk lapisan pasif baru untuk mencegah karat lagi. Untuk memverifikasi ketahanan korosi dari lapisan pasivasi baru, uji perbandingan ketahanan korosi di bawah lingkungan alami dan simulasi dilakukan. Pengujian dilakukan dengan pembersihan laser lokal dari dua pelat uji, yang disimpan di lingkungan yang berbeda untuk jangka waktu tertentu untuk mengamati situasi karat. Situasi korosi ditunjukkan pada Gambar 10: Pelat uji 1 ditempatkan di lingkungan terbuka luar selama 6 bulan, dan diamati bahwa ada banyak jejak karat pada permukaan yang tidak dibersihkan, sedangkan permukaan hanya sedikit berkarat setelah pembersihan laser. . Pelat uji 2 ditempatkan di dalam ruangan pada suhu kamar selama 6 bulan, dan diamati bahwa warna oksidasi alami muncul pada permukaan yang tidak dibersihkan, dan tidak ada perubahan warna atau karat yang diamati pada permukaan setelah pembersihan laser, dan masih berwarna metalik.
Gambar 10 Gambar sampel plat stainless steel setelah dibersihkan selama 6 bulan
Teknologi pembersihan permukaan laser dapat dengan cepat menghilangkan warna oksidasi las baja tahan karat dan zona yang terkena panas serta cat dan karat pada permukaan baja tahan karat; teknologi pembersihan permukaan laser dapat membentuk lapisan pasif baru dengan ketahanan korosi yang baik; permukaan baja tahan karat setelah pembersihan laser tidak memiliki perbedaan warna yang besar dengan permukaan aslinya.
Jika Anda ingin mengetahui informasi lebih lanjut tentang MRJ-Laser, silakan kunjungi:
Mesin Pembersih Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Mesin Penandaan Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Mesin Las Laser:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
