Ruostumattoman teräksen pintalaserpuhdistusteknologian tutkimus
Tässä artikkelissa esitellään laserpuhdistustekniikan käsite ja perusperiaate sekä tutkitaan kokeellisella menetelmällä ruostumattoman teräksen pinnan laserpuhdistuksen vaikutusta. Testi osoittaa, että laserpintojen puhdistustekniikka pystyy nopeasti poistamaan ruostumattoman teräksen hitsien ja lämpövaikutusten vyöhykkeen hapettumisvärin sekä ruostumattoman teräksen pinnan maalin ja ruosteen ja muodostamaan uuden passivointikerroksen.
Laserpuhdistustekniikan perusperiaate
Laserpuhdistusteknologialla tarkoitetaan korkeaenergisen lasersäteen säteilytystyöpinnan käyttöä siten, että lian, ruostepisteiden tai pinnoitteiden pinnalla tapahtuu välitöntä haihtumista tai kuoriutumista, puhdistuskohteen pinnan tarttuvuuden tai pintapinnoitteen nopeaa tehokasta poistamista, joten puhtaan prosessin saavuttamiseksi.
Lasereita yhdessä elektronisuihkujen ja ionisäteiden kanssa kutsutaan yhteisesti suurienergisiksi säteiksi. Yhteinen piirre on, että säteet kuljettavat suurta energiaa avaruuteen siirtymiseen. Tarkentamalla voidaan saavuttaa säteily, jonka tehotiheys on 104-1015W/cm², lähellä polttopistettä, joka on voimakkaimman lämmönlähde. . Laserilla on korkea kirkkaus, korkea suuntaavuus, korkea monokromaattisuus ja korkea koherenssi, joita ei voi verrata tavallisiin valonlähteisiin. Käyttämällä laserin suurta kirkkautta, objektiivin tarkentamisen jälkeen voidaan tuottaa tuhansien tai jopa kymmenien tuhansien asteiden lämpötila tarkennuksen lähelle. Laserin korkea suuntaavuus mahdollistaa laserin tehokkaan siirtämisen pitkiä matkoja. Laserin monokromaattisuus on erittäin korkea ja aallonpituus yksittäinen, mikä edistää tarkennusta ja aallonpituuden valintaa. Laserin lähettämä laservalo välittyy optisesta kuidusta tarkennuslinssiin, joka tarkennuksen jälkeen saavuttaa puhdistettavan työkappaleen pinnan suuttimen sisäreiästä. Yleensä käytetään suutinta, jossa pienen aukon suuttimen avulla koaksiaalinen laserin kanssa paineistettu kaasu puhalletaan puhdistusvyöhykkeelle. Kaasu saadaan apukaasulähteestä, ja sen päätehtävänä on estää linssin saastuminen roiskeilta ja savulta sekä puhdistaa työkappaleen pinta ja vahvistaa laserin ja materiaalin lämpövaikutusta.
Kuten kuvasta 1 näkyy, laserenergian absorboimisen jälkeen kohteen pinnalla olevat epäpuhtaudet joko höyrystyvät ja haihtuvat tai kuumenevat ja laajenevat välittömästi pinnan adsorptiovoiman voittamiseksi hiukkasiin, jotta ne voidaan erottaa. esineen pinnalta saavuttaen siten puhdistuksen tarkoituksen. Tällä hetkellä laserpuhdistuksen mekanismista on joitain erimielisyyksiä, mutta useimmat mekanismeista voivat perustellusti selittää joitain laserpuhdistuskokeiden ilmiöitä, joihin yleensä kuuluvat laserhöyrystyksen hajoaminen, laserkuoriutuminen, likahiukkasten lämpölaajeneminen, alustan pinnan värähtely ja ovat neljä hiukkasvärähtelyn aspektia; lisäksi laserpuhdistus on usein seurausta useiden mekanismien samanaikaisesta toiminnasta.
Kuva 1 Laserpuhdistuksen periaate
Laserpuhdistusmekanismi pinnan tarttuvuuden ja alustan lämpöfysikaalisten parametrien mukaan vaihtelee kooltaan. Kun pinnan tarttuvuus ja alustamateriaalin lämpöfysikaaliset parametrit eroavat merkittävästi, laserpuhdistusmekanismi sisältää: ablaatiohöyrystyksen, lämpövärähtely- ja lämpöshokkimekanismin sekä akustisen särkymismekanismin, kuten laserpuhdistusmaalin ja kumikerroksen. Kun pintatartunta ja substraattimateriaalin lämpöfysikaaliset parametrit eivät eroa, pääasiassa ablaatiohöyrystysmekanismi toiminnassa, kuten laserruosteenpoisto.
Ruostumattoman teräksen hitsauspintojen puhdistustestitutkimus
Yritykseni pitkäaikainen massatuotanto T4003 ruostumattomasta teräksestä ajoneuvon rungosta, ja suurin osa ruostumattomasta teräksestä, ruostumattomasta teräksestä valmistettujen materiaalien hitsaus, paikallisten osien vuoksi kokoonpanorako on erittäin huono, mikä johtaa suureen lämmöntuontiin, varsinkin kun Ohut, noin 3 mm:n levyn käyttö johtaa pinnan hapettumiseen ruostumattoman teräksen hitsin lähellä ja hitsaa takaisin, mikä tuhoaa materiaalin alkuperäisen passivointikerroksen, jolloin materiaalin korroosionkestävyys heikkenee tai jopa epäonnistuu. Jotkut ruostumattomasta teräksestä valmistetut tuotteet eivät vaadi maalausta tai maalaamista läpinäkyvällä värillä, värieron aiheuttama liiallinen hapettuminen vaikuttaa vakavasti ajoneuvon yleiseen kauneuteen. Ruostumattoman teräksen hitsauksen ylihapettuminen tapahtuu pääasiassa rungon ulkopinnalla, kuten sivuseinässä, alemmassa sivuseinälevyssä ja muissa osissa, erityisesti sivuseinän ja päätyseinälevyn (päätyseinän poikkinauhan) liitososissa, kuten kuvassa näkyy. Kuva 2.
Kuva 2 Ruostumattomasta teräksestä valmistetun rungon ulkopinnan hitsauslämmön vaikutusalue liiallinen hapettuminen
AWS D18.2 standardin ja AS 1554.6 standardin suositusten mukaisesti hitsaus- ja lämpövaikutusvyöhykkeen pinnalla saa olla vaaleita oljenvärisiä oksideja ja näytteet 1~3 kuvassa 3, sinisiä, ruskeita ja mustia. oksidit eivät täytä vaatimuksia. Hitsauksen hapettumisen, ruostumattoman teräksen rungon paikallisen ruosteen tai muiden epäpuhtauksien ja muiden ongelmien lisäksi hankkeessa on tarkoitus varmistaa laserpintojen puhdistustekniikan käyttö liiallisen hapettumisen ja ruosteen sekä muiden ruostumattoman teräksen pinnan epäpuhtauksien poistamiseksi. terästä ja käsitellyn pinnan korroosionkestävyyttä testimenetelmän avulla.
Kuva 3 Ruostumattomasta teräksestä valmistetut hitsit ja lämpövaikutusten vyöhykkeen hapettumisvärjäytysnäytteet (AWS D18.2:2009)
(1) Testiprosessi valitsee 65 W:n kädessä pidettävän laserpuhdistuslaitteen, parametrien säädön avulla voidaan saada erilaisia vaikutuksia, erilaiset hoitovaikutukset eri parametreilla esitetään kuvassa 4 useiden testien kautta, jotta saavutetaan ihanteellinen pintatila, kohtuullinen parametri asetukset ovat seuraavat:
① Laserteho: 65W.
② Pistesattuma: 1.2.
③ Pulssin leveys: 30 ~ 240 ns.
④ Pulssin energia: {{0}}.1~ 0.8mJ, optimaalinen energia 0.1~0.2mJ.
Kuva 4 Ruostumattoman teräksen näytteen pinnan puhdistustesti
(2) Testitulokset pystyivät poistamaan kaiken oksidikerroksen hitsaus- ja lämpövaikutusalueelta sen jälkeen, kun niitä oli käsitelty laserpuhdistuslaitteella yllä olevilla parametreilla, kuten kuvassa 5 - kuva 7 on esitetty.
Kuva 5 Vertailu ennen ja jälkeen päittäissaumojen puhdistusta
Kuva 6 Vertailu ennen ja jälkeen saumojen etupuhdistuksen
Kuva 7 Vertailu ennen ja jälkeen hitsin takapuolen puhdistusta
Käsitellyn pinnan tilan valon absorptionopeuden eron mukaan, säätämällä aallonpituutta ja muita parametreja, laser ei voi vain puhdistaa metallipinnan oksidikerrosta, vaan myös puhdistaa nopeasti ruostumattoman teräksen pinnan ruosteen ja maalin (katso kuva 8 ~ kuva 9)
Kuva 8 Yläsivupalkin ruosteenpuhdistus
Kuva 9 Lakkapuhdistus
Laserpintojen puhdistus ei ainoastaan poista kokonaan hitsaus- ja lämmönvaikutusvyöhykkeen oksidikerrosta, vaan myös muodostaa uuden passivointikerroksen estämään uudelleen ruostumista. Uuden passivointikerroksen korroosionkestävyyden todentamiseksi suoritettiin korroosionkestävyyden vertailutesti luonnollisessa ja simuloidussa ympäristössä. Testi suoritettiin paikallisella laserpuhdistuksella kahdesta testilevystä, joita säilytettiin eri ympäristöissä jonkin aikaa ruostetilanteen tarkkailemiseksi. Korroosiotilanne näkyy kuvassa 10: Koelevy 1 sijoitettiin ulkona avoimeen ympäristöön 6 kuukaudeksi ja havaittiin, että puhdistamattomalla pinnalla oli paljon ruostejälkiä, kun taas pinta oli vain vähän ruostunut laserpuhdistuksen jälkeen. . Koelevy 2 sijoitettiin sisätiloihin huoneenlämpöön 6 kuukaudeksi ja havaittiin, että puhdistamattomalle pinnalle ilmestyi luonnollinen hapettumisväri, eikä pinnalla havaittu laserpuhdistuksen jälkeen värimuutoksia tai ruostumista ja se oli edelleen metallin värinen.
Kuva 10 Kuva ruostumattoman teräksen levynäytteestä 6 kuukauden puhdistuksen jälkeen
Laserpintojen puhdistusteknologialla voidaan nopeasti poistaa ruostumattoman teräksen hitsin hapetusväri ja lämpövaikutusalue sekä maali ja ruoste ruostumattoman teräksen pinnalta; laserpintojen puhdistustekniikka voi muodostaa uuden passivointikerroksen, jolla on hyvä korroosionkestävyys; ruostumattoman teräksen pinnalla laserpuhdistuksen jälkeen ei ole suurta värieroa alkuperäiseen pintaan.
Jos haluat lisätietoja MRJ-Laserista, käy osoitteessa:
Laserpuhdistuskoneet:https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Lasermerkintäkoneet:https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Laserhitsauskoneet:https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
