Лазер не только эффективно, но и эффектно проявил себя в промышленных сварке и резке, и сейчас так же быстро захватывает жизненное пространство среди систем очистки. Это неудивительно, так как единственным свойством лазера, которое можно с большой натяжкой поставить ему в упрек - действие в пределах прямой видимости. Во всем остальном лазер уверенно обходит конкурирующие методы: даже реставраторы картин часто предпочитают когерентный свет кисточке и реактивам. При этом в консервативных инженерных кругах лазерную очистку продолжают дразнить “лазерным пескоструем”, настолько быстро он начал вытеснять предыдущего фаворита.
Особенности мобильной установки лазерной очистки металла
Точность
Главной особенностью лазерной очистки является ее исключительная точность. Например, импульсный аппарат с мощностью 1кВт за один проход снимает слой толщиной всего лишь в 1 мкм. Добавьте к этой сдержанности полное отсутствие кинетического воздействия, ведь фотоны не имеют массы. Для сравнения: частицы Cr2O3 в самой тонкой пасте ГОИ №1 имеют размеры 0.1-0.3мкм, но из-за давления во время полировки комки пасты оставляют "борозды" глубиной в 5-10 мкм.
Микронная точность позволяет не беспокоиться о порче обрабатываемой поверхности и, значит, не требуются никакие дополнительные механические направляющие и крепежи. То есть лазерный аппарат для ручной чистки вполне самодостаточен.
Автоматизация
При этом типичный ручной лазер устроен исключительно удобно для роботизации процесса. Блок с лазером компактен и весит около 50кг вместе со встроенным активным воздушным охлаждением. Масса рабочего пистолета не превышает 1кг, поэтому с ним справится робот-манипулятор самого легкого класса. Длина кабеля может варьироваться от 5 до 15м, а то и 25м, чего с запасом хватает крупным манипуляторам с максимальным радиусом охвата в 5м.
У ручных аппаратов лазерной чистки как правило широкий диапазон режимов работы, но все они настраиваются интуитивно или выбираются, если отградуированы дискретно. Но даже в простейших аппаратах всегда найдется место для Ethernet-коннектора, то есть сопряжение с остальной аппаратурой или вынос дистанционного управления не составят сложности.
Расходные материалы и утилизация отходов
Вторая особенность лазерной очистки: отсутствие расходных материалов, кроме электричества. Все конкурирующие методы требуют:
- или сменный абразив;
- или песок/дробь
- или CO2 с холодильной камерой
- а то и набор опасных и дорогих реактивов.
Коррозия - это самый неприятный и сложный для удаления тип загрязнения. Расходы аппарата для лазерной очистки металла от плотного слоя ржавчины, покрывающем всю поверхность без просветов, составляют около 1 кВт на квадратный метр. С опытом, который нарабатывается буквально за часы работы, энергозатраты будут в полтора-два раза меньше.
А раз нет расходных материалов, то почти нет и отходов. Лазер "сжигает" тончайшие слои, поэтому во время чистки от лакокрасочных или масляных загрязнений могут в небольших количествах образовываться едкий дым и токсичные испарения. Чтобы от них избавиться, достаточно простой вентиляционной системы. Но чаще всего приходится очищать металл от ржавчины, а так как она является окислом, то просто испаряется без каких-либо побочных эффектов, кроме облачка пыли.
Для сравнения:
- самый древний и грубый абразивный метод приближается к экономичности лазера, но обладает просто чудовищно низкими скоростью и качеством.
- песко- и в меньшей степени дробеструйные аппараты кроме большого количества расходных материалов требуют и утилизации отходов. А их образуется даже чуть больше, чем изначально было расходников.
- углекислотный метод почти не отстает от лазерной чистки в части отсутствия отходов, но зато для полной автономности потребуется холодильная камера - "сухой лед" долго не хранится.
- химические способы очистки хотят все и сразу: хорошего специалиста, недешевые реактивы и большие хлопоты по спец.утилизации.
Тип лазера
В очистке лазерным методом мощность луча, естественно, важна, но гораздо важнее режим его работы. Фактически устройства разделились на два класса по типу лазера: постоянные и импульсные. В маркировке обоих типов всегда указывается средняя мощность излучателя.
При равенстве мощностей аппарат с постоянным лазером прогревает не только участок в фокусе луча. В результате постоянного притока энергии успевает прогреться и окружающая поверхность. Это грозит местным оплавлением для легкоплавких материалов или термодеформацией для тонких деталей. Не стоит забывать, что оборудование для лазерной чистки металла очень часто работает со сварными швами, например при очистке от цветов побежалости. Не слишком аккуратное вмешательство постоянного лазера в свежий шов может привести к микротрещинам, ди и вообще изменениям в структуре поверхностного слоя. Негативные эффекты минимальны, но прецизионная точность явно под вопросом - при ручной обработке тепло распространяется по материалу непредсказуемо.
Импульсный лазер лишен этого недостатка, хотя в пике импульса мощность лазера в 10-15 раз выше средней!
В качестве примера рассмотрим лазерную чистку металла, как самую массовую операцию. Из-за краткости пика луч не успевает прогреть линию фокуса вглубь обрабатываемой детали, но энергии хватает, чтобы буквально испарить слой окисла. Более того, в случае с окислами эффект теплового расширения выполняет полезную функцию, в отличие от постоянного режима лазера. Окислы, как правило, твердые и хрупкие, но не имеют цельной кристаллической структуры, поэтому их теплопроводность очень низка. Частицы рядом с фокусом под воздействием мощного теплового импульса резко расширяются, механически раскалывая еще холодную структуру окисла вокруг себя.
Эффективная очистка без повреждения поверхности
Лазерное удаление ржавчины - самый интересный и зрелищный процесс. Все остальные промышленные виды загрязнений удаляются еще проще. Масла испаряются еще до того как сгорят, причем продукты горения тоже газообразны. Всевозможные лакокрасочные покрытия имеют стекловидную или цементитную (сросшиеся или спрессованные крупные кристаллы) структуры, поэтому реагируют на тепловую энергию луча не хуже ржавчины, хотя больше сгорают, чем крошатся в пыль. Поэтому при удалении краски лазером не лишне обзавестись респиратором.
При этом коэффициент отражения металла, стекла и пластика значительно выше, чем у загрязнений. Даже если переборщить с мощностью режима лазера, то избыток будет отражен очищенной поверхностью.
1мкм "среза" и кардинально разная реакция загрязнений и чистой поверхности на луч лазера приводят к единственному выводу: лазерная очистка никак не вредит очищаемой поверхности.
Освоение и управление
Обычно покупка даже простого ручного инструмента сложнее “болгарки” требует подготовки и изучения минимальной техники безопасности. Но на шаге “купить лазер для очистки металла от ржавчины” инструкция заканчивается.
Принцип действия аппарата чрезвычайно прост. И хотя сам по себе лазер - устройство сложное, волоконные аппараты давно являются "вещью в себе" и не требуют какого-то специального обслуживания.
Аппарат работает сразу "из коробки": подключил кабель и пистолет, одел очки и включил питание.
Для настройки хватает всего трех параметров:
- регулировка мощности (5-100%);
- частота сканирования (25-125 кГц);
- ширина зоны обработки (угол светового веера 10-100мм);
Современная аппаратура всегда имеет внешние выходы для подключения или управления - CAN или Ethernet. А значит обязательно есть и набор предустановок, как заводских, так и пользовательских. На панели управления аппарата их можно задать и выбрать вручную - это проще настроек будильника в умных часах.
Долговечность
Среди мощных лазеров конкурируют в основном газовые и волоконные лазеры. Но в сфере компактных решений волоконный лазер победил однозначно: он долговечен и не имеет хрупких деталей.
Гарантированный срок работы излучателя: 100 тыс часов. Это 34 года работы без выходных, обедов и даже перекуров. Реальная же наработка на отказ у лазеров такого типа в среднем в 1,7 раз больше.
Спектр использования
Поскольку лазер действует бесконтактно, то это существенно расширяет сферу его применения. Хотя повсеместно технику такого класса именуют “оборудованием для лазерной чистки металла”, это всего лишь клише. Список типовых задач впечатляет:
- обработка пресс-форм с удалением смазки, пластика и резины;
- медицина и пищепром: нагары, полимеризовавшиеся масла, биоотходы;
- до- и послесварочная обработка: чистка и обезжиривание, ржавчина и оксидные пленки, грунт, цвета побежалости, нагар, лакокрасочные покрытия, эмали, цемент;
- стекло и пластик: краска, масла, лак...
Очевидно, что можно придумать множество новых применений лазерному аппарату, так как у него есть несомненное преимущество перед другими способами очистки: он не повреждает поверхность, а значит можно безнаказанно экспериментировать.
Часто задаваемые вопросы
Зависит исключительно от ваших задач. В этом разделе представлены ручные мобильные аппараты. Но они легко интегрируются в любую роботизированную систему. Так что больше ориентируйтесь на мощность: чем аппарат мощнее, тем быстрее очищает.
Но вы можете лично потестировать разные модели на нашей площадке в Москве или прислать нам образцы ваших материалов для теста. Мы незамедлительно пришлем вам отчет с результатами.
Названия говорят сами за себя: постоянный источник излучает луч с мощностью, указанной в паспорте аппарата. Импульсный же "копит" энергию для каждого импульса и выдает всю накопленную энергию за считанные микро- и наносекунды. На пике мощность луча превышает среднюю мощность в 10-15 раз.
Наглядное, но очень некорректное сравнение: положите на доску 10 кирпичей ряд на 10 секунд, а затем стопку из 10 кирпичей на одну секунду. В первом случае останется отчетливая вмятина по всей длине ряда. А во втором доска скорее всего треснет.
Так же действуют оба вида лазера на поверхность: постоянный выжигает загрязнение в фокусе и прогревает все вокруг, а импульсный действует резче, но без влияния на поверхность вне фокуса. Для качества и аккуратности чистки импульсный аппарат предпочтительнее.
Лазерный луч направляется на загрязненный участок. Его мощность настолько велика, что загрязнение попросту испаряется или рассеивается в виде пыли.
Так как у очищенной поверхности другой коэффициент отражения, чем у загрязнения, то лазер просто отражается от чистого участка, не вредя поверхности.
Как выбрать нужную мощность?
Список видов загрязнений слишком широк, поэтому надо ориентироваться именно на очищаемый материал. Но одно очевидно: мощность напрямую влияет на скорость очистки почти линейно. Поскольку все импульсные аппараты имеют удобные быстрые настройки мощности от 5 до 100%, то руководствуйтесь принципом "больше - не хуже".
Фактически никаких, кроме электричества: ориентировочный максимум - 1 кВт на квадратный метр.
Необходимо защищать глаза при помощи специальных очков (включены в комплект). Поверхностно обжечь, например, руку можно только если намеренно направлять луч на кожу в течении довольно длительного времени.
В этом нет ничего удивительного. Человеческое тело содержит больше 60% воды, а вода имеет самую большую теплоемкость среди всех веществ на планете. Луч, испаряющий окисел за сотые доли секунды, ничего не сделает с кожей и за целую секунду.
100 тысяч часов непрерывной работы. То есть 30+ лет, состоящих только из восьмичасовых рабочих дней.
Завод-изготовитель ООО НТО ИРЭ-Полюс предоставляет гарантию в 12 месяцев. Он же обеспечивает запчастями напрямую. На время ремонта от нашей компании и от завода-изготовителя предоставляется подменное оборудование. Конечно же, есть возможность удаленной диагностики, если позволяет оборудование, и выезд сервиса на площадку заказчика.
Гарантийное обслуживание можно провести в сервисном центре при заводе-изготовителе или прямо на производстве заказчика. Все зависит от характера поломки.
Китайские модели обслуживаются аналогично, но стоит учитывать время доставки аппарата на завод-изготовитель и обратно.
Все модели с ручным пистолетом имеют интуитивно понятную настройку параметров.
Изначально наши аппараты работают от сети. Но ничто вам не мешает подобрать аккумуляторные батареи и конвертер, нужно лишь учитывать, что потребляемая мощность аппарата составляет максимум 6 кВт, поэтому вы рискуете лишиться мобильности аппарата из-за веса аккумуляторов.
Современные генераторы вполне компактны. Подбирайте на свой вкус.
Ширина луча почти не влияет на общую производительность, так как излучаемая мощность не меняется. А вот техника обработки и результат меняются более чем заметно. Узкий луч позволяет качественнее и быстрее очищать поверхность сложной формы с глубокими пазами.
Да. Возможно, придется поэкспериментировать, но в большинстве моделей уже запрограммированы режимы, позволяющие создавать микроадгезионную поверхность, идеальную для покраски и лакировки.
Практически никак. Некоторые пограничные режимы могут изменять рельеф поверхности на считанные микроны. Температура, в свою очередь, остается практически неизменной.
Позвоните нам, и мы подготовим оборудование для посещения вами нашего демо-центра. А можем организовать демонстрацию прямо в онлайн-режиме.
Китайские производители хорошо наладили производство потребительской микроэлектроники, частично машиностроение, но точная оптика, без которой не удастся собрать даже самый простой лазер для удаления ржавчины, пока не их конек.
Мы продаем только оборудование, собранное из модулей от лучших мировых производителей. В частности IPG Photonics - мирового лидера в индустрии волоконных лазеров.