Лазерлік тазалау машинасы бетін өңдеуде қандай артықшылықтар ұсынады?

Дәлдік және байланыссыз тазалау: Лазерлік технология бетін өңдеуді қалай жақсартады

Қалай Лазерлік тазалау Дәлдік абляциясындағы ғылым негізінде жұмыс істейді

Лазерлік тазалау жүйелері беттерге қысқа уақытты жарық импульстерін атудың нәтижесінде пайда болатын таңдамалы абляция процесі арқылы кір мен майлылықты жояды. Негізінде, тазаланатын материал жарықтың белгілі бір толқын ұзындықтарын жұтады, ал басқа бөліктерін тимей қалдырады. Операторлар наносекундтан фемтосекундқа дейінгі импульстің ұзақтығын және энергия деңгейлерін бұзып, мысалы, металлде таттың орнынан кетуін немесе ескі бояу қабаттарын жоюға болады, сонымен қатар астындағы материалды зақымдамайды. Бұл лазерлердің артықшылығы – бұл жұмыста қатты контакт болмайды, сондықтан құралдың тозуы мәселесі туындамайды. 2023 жылы MIT жариялаған зерттеу нәтижелеріне сәйкес, бұл лазерлер шамамен +/- 0,02 мм дәлдікпен материалды жоюға қабілетті.

Аэроғарыш және автомобиль бөлшектері сияқты сезімтал қолданбалардағы үстемдік басқару

Лазерлік жүйелер турбина жапалақтарынан термиялық барьерлік қаптаманы алу үшін авиациялық өндірісте кеңінен таралған. Бұл жүйелер жоғары дәлдікпен, 99,6 немесе 99,8 пайыз дәлдікпен жұмыс істейді, соның арқасында никельді қорытпалар сақталып, қозғалтқыштар ұзақ уақыт қызмет етеді. Лазерлер алюминий панельдердегі дәнекерлік жіктерді тазалау кезінде де тиімді. Микрон деңгейіндегі қалдық материалдар конструкцияның беріктігін бұзуы мүмкін. Лазерлердің химиялық еріткіштерден айырмашылығы – екінші реттік қалдықтарды қалдырмайды. Кәсіпорындар лазерлік технологияларға ауысқаннан бері дәл өндірістегі қайта өңдеу көрсеткіштерін 15-20 пайызға дейін төмендеткен.

Қолданып жоғары дәлдікті дәнекерлеу дайындығы: Зерттеу жағдайы Лазерлік тазалау машиналары

Бір ірі көлік бөлшектері өндірушісі жоғары температураға төзімді батарея корпусын пайдаланып жұмыс істеген кезде қатты ысқылаудан лазерлік алдын-ала тазалауға ауысты. Жаңа жүйесі оттегі қабатын 15 см²/с қарқынмен тазалап, бетінің кедір-бұдырын Ra 1,6 микрометрден төмен сақтайды. Бұл өзгерістерді тексергеннен кейін пайызы 30 пайызға дейін азайып, материалдар арасындағы байланыс ескі әдістерге қарағанда шамамен 22 пайызға берік болып шықты. Бұл өзгерістер жылына 1,2 миллион доллар шамасында үнемдеуге көмектескен және кемістікті пайдаланудың кепілдемесі бойынша шығындарды азайтты.

Қоршаған орта мен қауіпсіздік артықшылықтары Құм соққы әдісі сияқты дәстүрлі әдістермен салыстырғанда

Лазерлік тазалау қазіргі өнеркәсіптердің күшті мәселелерін шешуге көмектеседі, әсіресе қоршаған ортаны қорғау мен жұмысшылардың қауіпсіздігін қамтамасыз етуге байланысты. Мысалы, құм ұшыру технологиясын алыңыз. EPA-ның деректеріне қарағанда, бұл әдіс сағатына шамамен 300-500 килограмм қатты қалдықтар шығарады. Лазерлік технологиялар қатты химиялық еріткіштерді жойып, беткейдің өзіне тимей-ақ кіруді буландыру арқылы қауіпті қалдықтарды азайтады. Бұл әдістің ең басты артықшылығы – қатаң ЕО REACH ережелеріне сәйкес келуі және басқа әдістер кезінде туындауы мүмкін болған қосымша ластану мәселелерін болдырмауы.

Химиялық заттарды жою және өнеркәсіптік тазалау кезіндегі қауіпті қалдықтарды азайту

Көбінесе дәстүрлі тазалау әдістері 2024 жылғы OSHA деректеріне сәйкес өнеркәсіптегі улы қалдықтардың шамамен 38% құрайтын кремний материалдары мен әртүрлі химиялық заттарға сүйенеді. Лазерлік тазалау технологиясы басқаша жұмыс істейді. Бұл процессте оксидтерге, таттың орындарына және әртүрлі жабындарға фототермиялық реакциялар деп аталатын әсер етеді. Өңдеуден кейін қалғаны фильтрлеу жүйелерінде ұсталатын ұсақ бөлшектер ғана болып табылады. Мысалы, Огайо штатындағы металл өңдеу зауыты өзінің қалып құрылғыларын жөндеу үшін лазерлерге ауысу арқылы әр жылы еріткішті 12 тонна қалдықты тасымалдаудан құтылды. Бұл қаржылық және қоршаған орта тұрғысынан да үлкен үнемдеуге әкелді.

Қызметкерлердің әлсізденуін және ЖҚҚ шығындарын қабырғасыз тазалау арқылы азайту Лазерлік тазалау

Құмды ұстап тазалау үшін тыныс алу кезінде кристалды кремнийдің зиянды әсерінен қорғайтын, NIOSH стандартына сәйкес келетін тынысалдырғыштар мен толық қорғаныш киімдер қажет. Лазерлік тазалау әдісі қорғаныш киімдерді пайдалануды 60%-ға дейін азайтады (Еңбек қауіпсіздігі журналы, 2023), бұл жабық жұмыс орындары мен шаң тартқыш жүйелерді пайдалану арқылы жүзеге асады. Өңделген беттерді химиялық қалдықтар мен шаңнан таза күйде бірден ұстауға болады.

Зерттеу жағдайы: Құмды ұстап тазалауды лазерлік тазалаумен ауыстыру

Лазерлік технологияны пайдаланып, кеме корпусын жөндеу барысында құрғақ докта тазалау уақыты 75%-ға дейін қысқартылды. Жүйе негізгі болатты зақымдамай, 0,8 мм қалыңдықтағы теңіз қоңыржегін 3 м²/сағ өнімділікпен жоя алды. Бұл әр күн сайын 2400 кг құмды тазалау қалдығын жоюға және қауіпті материалдармен жұмыс істеу шығындарын айына 18 мың долларға дейін үнемдеуге мүмкіндік берді.

Бетті дайындау кезінде негізгі материалдарды зақымданудан сақтау

Механикалық және химиялық тазалау кезінде жиі кездесетін негізгі беттің бүлінуін болдырмау

Бетін тазалау үшін құм соққысы немесе химикаттарды пайдалану сияқты ескі әдістер жиі материалдардың зақымдануына әкеліп соғады. 2023 жылы Surface Engineering Journal-да жарияланған зерттеу қатты тазалау процесстеріне ұшыраған кейбір алюминий үлгілерінің қалыңдығының шамамен 15% жоғалтып алғанын көрсетті. Лазерлік тазалау басқаша жұмыс істейді, өйткені ол тек қажетті заттарды ғана таңдап алып тастайды. Лазер металлдың өзіне тимейтін ржетіңкі дақтар мен тотық қабаттарын буландырады. Бұл әдіс жүйкелерде кішігірім жарылымдардың пайда болуын тоқтатып, кеуектердің дамуын болдырмауға көмектеседі, бұл әсіресе сезімтал бөлшектер үшін маңызды. Тіпті кішігірім ақаулар өндірістің алдағы кезеңдерінде үлкен проблемалар тудыруы мүмкін болған кезде құрылғылар ішіндегі беріліс қораптары мен электр станцияларында пайдаланылатын күрделі турбина жапырақтары туралы ойлаңыз.

Материалдың бүтіндігін максималды түрде қамтамасыз ету үшін лазер параметрлерін баптау

Тұрақты нәтижелер үш негізгі айнымалыны реттеу арқылы қол жеткізіледі:

• Импульс ұзақтығы (наносекундтық пен пикосекундтық) жылу әсерінен қорғалатын аймақтарды басқару үшін
• Толқын ұзындығы ластаушы сіңіру сипаттамаларына сәйкес келеді
• Флюенс деңгейлері ұнтақ қаттылығына градуировка жасалған

Мысалы, 1064 нм талшынды лазер тіркелгін қоспасынан көміртегі шөгінділерін ортадан алып тастайды, бұл әдіс бет бетінен айырмашылығы жоқ

Зерттеу жағдайы: бет қабатының пішінін бұзбай аэроғарыш компоненттерін қайта дайындау

Ұшық жасау бойынша бір ірі өндіруші лазерлік тазалау қолданып, коррозияның алдын ала бастағаннан кейін қанаттың тірегін сынақтан өткізу көрсеткіші 92%-ға төмендеді. Компания ISO 8501-3 стандарттарымен салыстырғанда талап етілген шамадан төмен болатын бет бетінің қаттылығын 1,6 микрометр Ra көрсеткішінде ұстап тұрды. Бұл жақсартулар нәтижесінде әр жылы 2,8 миллион долларға сәйкес бөлшектерді қайта өңдеуге болды, әйтпесе олар қалдық ретінде тасталып кететін болатты. Жылулық бейнелеу әдісі өңдеу процесі кезінде температураның бар болғаны 5 градус Цельсийге көтерілгенін көрсетті, яғни құрама қабаттар қыздырудың зиянды әсерінен бүтін қалды.

Мұндай үйкегіш емес әдіс механикалық ысқылаумен салыстырғанда материалдық қалдықтарды 85% азайтады және қаптаманың жақсы жабысуы үшін бет бетінің біркелкі профилін қамтамасыз етеді, соның арқасында бөлшектердің қызмет ету мерзімі қатаң жағдайларда ұзартылады.

Операциялық тиімділік пен автоматтандырылған өндірістік жүйелерге интеграция

Лазерлік тазалау машиналары өзінің Industry 4.0 автоматтандыру стандарттарымен үйлесімділігі арқасында қазіргі замануи өндірістік ортаға енгізілген кезде өлшенетін жұмысшы артықшылықтарын ұсынады.

ISO-Сәйкестік беттік тазалығы үшін Тұрақты, Қайталанатын Нәтижелерді қамтамасыз ету

Автоматтандырылған лазерлік жүйелер нақты 2-ден 20 джоуль/см²-ге дейінгі энергия деңгейі мен 5-тен 200 наносекундқа дейінгі импульс уақытын бағдарламалау мүмкіндігіне ие болғандықтан, адам операторлардың болжау қажеттілігін жояды, өңделіп жатқан материалға байланысты. Өткен жылы «Sustainable Manufacturing» журналында жарияланған зерттеу қызықты нәрсе көрсетті: компаниялар лазерлік операцияларын OEE ұмтылыстарын бақылау бағдарламасымен үйлестіре бастаған кезде. Нәтижелер қандай болды? Қазіргі өндірістік жолдарда үнемі сапа тексерістерін жүргізу қажеттілігінсіз қатаң ISO 8501-1 талаптарын орындау үшін қажетті бетті дайындау процесінде 22 пайыздық ауытқулар азаюы бақыланды. Дәл осындай тұрақтылық дәстүрлі қолмен өңдеу әдістерімен салыстырғанда процесстердің тұрақтылығын арттырады.

Жоғары өнімділік үшін өндірістік жолдарда лазерлік тазалауды автоматтандыру

Роботтандыру лазерлік тазалау жүйелерінің 10 м²/сағ дейінгі жылдамдықпен компоненттерді өңдеуіне және микрон дәлдікті сақтауына мүмкіндік береді. Зауытты автоматтандыру нарығы 2034 жылы 370 миллиард долларға жетеді деп күтілуде, оның ішінде автомобиль жинау жолақтарында жоспарланбаған тоқтауларды 39% азайтатын технологиялар есебінен.

Бастапқы салымдар жоғары болғанымен, Ұзақ мерзімді шығындарды үнемдеу

Лазерлік жүйелер шағылдырғыш құрылғыларға қарағанда бастапқы кезеңде 20-40 пайызға қымбат тұрады, бірақ осы қосымша шығындар ұзақ мерзімді үнемдеу кезінде өзін ақтайды. Ең көп үнемдеу абразивті материалдар мен еріткіштерді тұрақты түрде сатып алу қажеттілігі жоқ болып табылады. Сонымен қатар, осындай жүйелер энергияны пайдалануды 55-70 пайызға дейін азайтады. Жөндеу жұмыстарын да ұмытпау керек – алғашқы бес жыл ішінде компаниялар жөндеуге кететін шығындар механикалық тозу мен тозудың едәуір аз болуына байланысты үштен екі бөлікке дейін кемігенін байқаған. Әуе-кеңістік өндірушілері өзінің есептеулерін дұрыс өмір сүру циклін талдау арқылы жүргізіп, тек ғылыми есептеулерге ғана емес, нақты әлемдегі пайдалану тиімділігін көрсеткен.

Жиі қойылатын сұрақтар

Лазерлік тазалауда таңдамалы үйінді алу дегеніміз не?

Таңдамалы өшіру беттің белгілі бір бөліктеріне әсер етпей, жарықтың белгілі бір толқын ұзындықтарын таңдамалы түрде жұтатын лазерлік технологияны пайдаланып, беттен нақты материалдарды алып тастау үдерісі болып табылады.

Лазерлі тазалау аэроғарыш және автомобиль өнеркәсібі сияқты салаларға қандай пайда әкеледі?

Лазерлі тазалау қаптамалар мен қоспаларды алу барысында дәлдікті арттырады, қалдықтарды азайтады және әсіресе аэроғарыш және автомобиль өндірісінде өнімділікті арттырады.

Лазерлі тазалаудың құм ұшытумен салыстырғанда қоршаған ортаға қандай пайдалы әсері бар?

Құм ұшыту кезінде үлкен мөлшерде құмды қалдықтар пайда болатын болса, лазерлі тазалау қауіпті қалдықтарды азайтып, химиялық еріткіштерді пайдалануды қажет етпейді, сондықтан қоршаған ортаны қорғауға ықпал етеді.

Лазерлі тазалау ұзақ мерзімде тиімді ме?

Алғашқы шығындар жоғары болса да, лазерлі тазалау материалдар мен энергияны үнемдеу, жөндеу шығындарын азайту және жұмыс өнімділігін арттыру арқылы уақыт өткен сайын ақшаны үнемдейді.