Recherche sur la technologie de nettoyage au laser de surface en acier inoxydable
Cet article présente le concept et le principe de base de la technologie de nettoyage au laser, et utilise la méthode expérimentale pour étudier l'effet du nettoyage au laser de la surface en acier inoxydable. Le test montre que la technologie de nettoyage de surface au laser peut éliminer rapidement la couleur d'oxydation des soudures en acier inoxydable et de la zone affectée par la chaleur ainsi que la peinture et la rouille sur la surface en acier inoxydable, et peut former une nouvelle couche de passivation.
Principe de base de la technologie de nettoyage au laser
La technologie de nettoyage au laser fait référence à l'utilisation d'une surface de travail d'irradiation par faisceau laser à haute énergie, de sorte que la surface de la saleté, des taches de rouille ou des revêtements se produit une évaporation ou un décapage instantané, une élimination efficace à grande vitesse de l'adhérence de la surface de l'objet de nettoyage ou du revêtement de surface, donc pour obtenir un processus propre.
Les lasers, ainsi que les faisceaux d'électrons et les faisceaux d'ions, sont collectivement appelés faisceaux à haute énergie. La caractéristique commune est que les faisceaux transportent une énergie élevée à transmettre dans l'espace. En focalisant, l'irradiation avec une densité de puissance de 104-1015W/cm² peut être obtenue près du point focal, qui est la source de chaleur avec l'intensité la plus élevée. . Le laser a les caractéristiques d'une luminosité élevée, d'une directivité élevée, d'une monochromaticité élevée et d'une cohérence élevée, qui sont inégalées par les sources lumineuses ordinaires. En utilisant la haute luminosité du laser, après avoir été focalisé par la lentille, une température de milliers voire de dizaines de milliers de degrés peut être générée près du foyer. La directivité élevée du laser permet au laser d'être transmis efficacement sur de longues distances. La monochromaticité du laser est extrêmement élevée et la longueur d'onde est unique, ce qui est propice à la focalisation et à la sélection de la longueur d'onde. La lumière laser émise par le laser est transmise de la fibre optique à la lentille de focalisation et, après focalisation, elle atteint la surface de la pièce à nettoyer depuis le trou intérieur de la buse. On utilise habituellement une buse, à l'aide d'une buse à petit orifice coaxiale au laser pour insuffler un gaz sous pression dans la zone de nettoyage. Le gaz est fourni par la source de gaz auxiliaire, et sa fonction principale est d'empêcher la lentille d'être polluée par les éclaboussures et la fumée, et de purifier la surface de la pièce et de renforcer l'effet thermique du laser et du matériau.
Comme le montre la figure 1, après absorption de l'énergie laser, les polluants à la surface de l'objet sont soit vaporisés et volatilisés, soit sont instantanément chauffés et dilatés pour surmonter la force d'adsorption de la surface sur les particules, afin qu'elles puissent être séparées de la surface de l'objet, réalisant ainsi l'objectif de nettoyage. À l'heure actuelle, il existe des désaccords sur le mécanisme du nettoyage au laser, mais la plupart des mécanismes peuvent raisonnablement expliquer certains phénomènes dans les expériences de nettoyage au laser, qui comprennent généralement la décomposition par vaporisation au laser, le pelage au laser, la dilatation thermique des particules de saleté, les vibrations de la surface du substrat et There sont quatre aspects de la vibration des particules ; de plus, le nettoyage au laser est souvent le résultat de l'action simultanée de plusieurs mécanismes.
Figure 1 Principe du nettoyage laser
Le mécanisme de nettoyage au laser en fonction de l'adhérence de la surface et des paramètres thermophysiques du substrat varie en taille. Lorsque l'adhérence de surface et les paramètres thermophysiques du matériau de substrat diffèrent de manière significative, le mécanisme de nettoyage au laser comprend : la vaporisation par ablation, les vibrations thermiques et le mécanisme de choc thermique et le mécanisme d'éclatement acoustique, comme la peinture de nettoyage au laser et la couche de caoutchouc. Lorsque l'adhérence de surface et les paramètres thermophysiques du matériau de substrat ne diffèrent pas, principalement le mécanisme de vaporisation par ablation en action, comme l'élimination de la rouille au laser.
Recherche de test de nettoyage de surface de soudure en acier inoxydable
La production de masse à long terme de ma société de la carrosserie en acier inoxydable T4003 du véhicule, et la plupart de la carrosserie en acier inoxydable, les matériaux en acier inoxydable dans le soudage, les pièces locales en raison de l'écart d'assemblage sont très médiocres, ce qui entraîne un apport de chaleur important, en particulier lorsque l'utilisation d'une plaque mince d'environ 3 mm entraînera une oxydation de surface près de la soudure en acier inoxydable et de la soudure arrière, détruisant la couche de passivation d'origine du matériau, de sorte que la résistance à la corrosion du matériau est réduite ou même défaillante. Certains produits d'apparence en acier inoxydable ne nécessitent pas de peinture ou de vernis de couleur transparente, une oxydation excessive causée par la différence de couleur affectera sérieusement la beauté globale du véhicule. La suroxydation de la soudure en acier inoxydable se produit principalement sur la surface extérieure du corps, comme la paroi latérale, la plaque de paroi latérale inférieure et d'autres pièces, en particulier les pièces de connexion de la paroi latérale et de la plaque de paroi d'extrémité (bande transversale de paroi d'extrémité), comme indiqué dans Figure 2.
Figure 2 Corps en acier inoxydable surface extérieure soudure zone affectée par la chaleur oxydation excessive
Conformément aux recommandations de la norme AWS D18.2 et de la norme AS 1554.6, la surface de la soudure et de la zone affectée par la chaleur peut avoir des oxydes de couleur paille clair, et les échantillons 1 à 3 de la figure 3, bleu, marron et noir les oxydes ne répondent pas aux exigences. En plus de l'oxydation des soudures, du corps en acier inoxydable dans la production de rouille locale ou d'autres contaminants et d'autres problèmes, le projet a l'intention de vérifier l'utilisation de la technologie de nettoyage de surface au laser pour se débarrasser de l'oxydation excessive et de la rouille et d'autres impuretés à la surface de l'acier inoxydable. l'acier et la résistance à la corrosion de la surface traitée par la méthode d'essai.
Figure 3 Échantillons de décoloration par oxydation de la soudure et de la zone affectée par la chaleur en acier inoxydable (AWS D18.2:2009)
(1) Le processus de test sélectionne un appareil de nettoyage laser portable de 65 W, grâce au réglage des paramètres, différents effets peuvent être obtenus, différents effets de traitement sous différents paramètres sont illustrés à la figure 4, à travers plusieurs tests, afin d'obtenir l'état de surface idéal, paramètre raisonnable les paramètres sont les suivants :
① Puissance laser : 65 W.
② Coïncidence ponctuelle : 1.2.
③ Largeur d'impulsion : 30~240ns.
④ Énergie d'impulsion : {{0}}.1~ 0.8mJ, énergie optimale 0.1~0.2mJ.
Figure 4 Test de nettoyage de la surface de l'échantillon en acier inoxydable
(2) Les résultats des tests ont permis d'éliminer toute la couche d'oxyde de la soudure et de la zone affectée par la chaleur après traitement par le dispositif de nettoyage au laser selon les paramètres ci-dessus, comme illustré à la Figure 5 ~ Figure 7.
Figure 5 Comparaison avant et après nettoyage des soudures bout à bout
Figure 6 Comparaison avant et après nettoyage frontal des soudures d'angle
Figure 7 Comparaison avant et après nettoyage de la face arrière de la soudure d'angle
Selon l'état de surface traité sur la différence de taux d'absorption de la lumière, en ajustant la longueur d'onde et d'autres paramètres, le laser peut non seulement nettoyer la couche d'oxyde de surface métallique, mais aussi nettoyer rapidement la rouille et la peinture de surface en acier inoxydable (voir Figure 8 ~ Figure 9)
Figure 8 Nettoyage de la rouille de la poutre latérale supérieure
Figure 9 Nettoyage du vernis
Le nettoyage de surface au laser peut non seulement éliminer complètement la couche d'oxyde de la soudure et de la zone affectée par la chaleur, mais également former une nouvelle couche de passivation pour empêcher la rouille à nouveau. Afin de vérifier la résistance à la corrosion de la nouvelle couche de passivation, un test de comparaison de résistance à la corrosion dans des environnements naturels et simulés a été réalisé. Le test a été effectué par nettoyage au laser local de deux plaques de test, qui ont été stockées dans des environnements différents pendant un certain temps pour observer la situation de rouille. La situation de corrosion est illustrée à la figure 10 : la plaque d'essai 1 a été placée dans un environnement extérieur ouvert pendant 6 mois, et il a été observé qu'il y avait beaucoup de traces de rouille sur la surface non nettoyée, alors que la surface n'était que légèrement rouillée après le nettoyage au laser. . La plaque de test 2 a été placée à l'intérieur à température ambiante pendant 6 mois, et il a été observé que la couleur d'oxydation naturelle apparaissait sur la surface non nettoyée, et aucune décoloration ou rouille n'a été observée sur la surface après le nettoyage au laser, et elle était toujours de couleur métallique.
Fig. 10 Image d'un échantillon de plaque en acier inoxydable après 6 mois de nettoyage
La technologie de nettoyage de surface au laser peut éliminer rapidement la couleur d'oxydation de la soudure en acier inoxydable et de la zone affectée par la chaleur ainsi que la peinture et la rouille sur la surface de l'acier inoxydable ; la technologie de nettoyage de surface au laser peut former une nouvelle couche de passivation avec une bonne résistance à la corrosion; la surface de l'acier inoxydable après le nettoyage au laser n'a pas de grande différence de couleur avec la surface d'origine.
Si vous souhaitez en savoir plus sur MRJ-Laser, veuillez visiter :
Machines de nettoyage laser :https://www.mrj-laserclean.com/laser-cleaning-machine/
Machines de marquage laser :https://www.mrj-laserclean.com/laser-marking-machine/
Machines à souder au laser :https://www.mrj-laserclean.com/laser-welding-machine/
