激光辅助干冰清洁方法-行业动态
* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019/09/21 0:19:13 * 浏览: 0
1.简介使用高价值原材料或高成本回收制成品是合理的。回收可以节省成本和资源。因此，它在经济上和生态上都是有益的。通常用于回收清洁需要机械，化学或含水方法。但是这些传统技术通常是耗时且耗能的。此外，它们涉及高废物处理和人员，同时提供低灵活性。干冰清洁是一种使用颗粒状固体二氧化碳作为爆破介质的爆破工艺。干冰颗粒从储存元件进料到压缩空气流中。压缩空气加速颗粒通过喷嘴喷射到工件上。激光加工可适用于二次加工。传统的聚焦激光可以用作最后的清洁步骤，而散焦激光通过加热表面来增加干冰清洁的热效应的样本。与干冰清洁相比，激光加工不会产生额外的液体或固体来去除已去除的污染物或涂层。这两种技术在特定情况下的经济性方面都有自己的优势。混合干冰清洁 - 激光加工的目标是增加与面积相关的清洁和释放速率。这两项技术的结合将扩大其经济和技术限制范围。已经选择了简单的可复制的基底清漆组合用于各种材料，涂层和污染物。结合这种标准基材 - 清漆的过程已针对每种技术进行了优化。从那时起，这些调查的结果与混合实验的结果进行了比较。 2.清洁技术的应用2.1干冰喷射是基于干冰颗粒引起的机械效应，热机制由于在冲击点的局部冷却效应和由于部分升华而使颗粒膨胀。因此，弹性丧失，涂层变弱和收缩。不同热膨胀系数的基底和涂层产生裂纹涂层。颗粒和空气的动能流动有助于去除。干冰的升华导致因子突然增加800倍。当粘合剂被这种组合的热机械效应破坏时，涂层被剥离。固体二氧化碳用作单向清洁介质，其由液态二氧化碳转化，即储存在-20℃的温度，20巴的压力或20℃的高压罐的低温罐中。 C在+ 57°C [5]。当它迅速膨胀到大气压时，它被冷却到-78.5℃Joule-Thomson效应和固体二氧化碳雪产生]。通过使二氧化碳雪通过模具的锥形孔，将液压施加到圆柱形干冰颗粒上。颗粒参数（密度，硬度，形状）受其生产过程中的条件（例如压实程度）的影响。干冰清洁的一个基本优点是干冰的升华不会留下任何残留物。虽然其他清洁工艺需要复杂的加工或增加处理成本，但介体仍保留在工件的结构中（例如，钻孔和空腔）[2]。由于无毒喷砂介质中的二氧化碳，空气不需要特殊的清洁设备。可以滤除一些去除的涂层颗粒。由于非腐蚀性研磨行为不需要工件的后处理。干冰清洁可实现柔软的分层，甚至是敏感或结构化的表面。可以通过干冰清洁去除污染物和保护膜（例如油漆，金属部件）。高粘附性或硬质污染物以及保护性或功能性涂层难以除去。通过干冰清洁生锈更难以完全去除。虽然干冰清洁是一种高度清洁，灵活的清洁技术，但它也有缺点。用作爆炸性介质的固体二氧化碳升华并且必须被吸走到极限以使工作场所浓度成为气态二氧化碳。这些限制取决于。释放的二氧化碳是化学副产品化学工业（如氨合成）Haber-Bosch工艺和氢和氢乙醇合成[6]。因此它对温室效应没有贡献。此外，操作人员必须意识到由于低温而必须执行特殊工作安全规定的危险。由于声压级爆破压力高达125 dB（A），另一个缺点是很高。机械冲击颗粒被用于极限，并且加速期间气流的速度增加了喷射喷嘴的压力。操作员必须佩戴适当的听力保护装置并接受进一步安全指导过程的培训。 2.2激光加工最近已成为一项日益重要的技术。激光束通过聚光透镜聚焦激光能量，以确定激光束在几微米的焦点处的烧蚀，例如焦距。扫描仪系统通常处理来自两个旋转镜的水平焦距（焦点）。需要处理3D形状的附加定位系统的样本或扫描仪系统。通过这种集中的激光施加表面，可以通过激光处理灵活地清洁，构造或修改表面。受控制的能量施加允许在涂层的组成和厚度以及激光工艺参数方面适当地熔化或升华表面材料。从涂漆金属部件（如交换发动机）[8]中移除更多应用领域，从焊缝[9]中去除鳞片和尺寸，以清洁铁路，纪念碑和塔楼。通过激光加工进行清洁和去除具有重要的优点。它结合了低热量对接触和强度的影响以及可应用于敏感表面的高精度加工。可选择清洁以去除深度一致的材料，易于控制。因此，可以实现高度自动化，尤其是在线控制。去除厚的污染物和涂层是经济的，有时甚至在技术上有限。参数越磨蚀，激光加工的风险就越高。基材表面越高，不一致涂层下面的污染物。激光加工也有特殊的安全说明。根据类型，波长和功率的激光过程需要适当的屏蔽。此外，工作人员必须佩戴护目镜，并对与激光源高压相关的危险性执行特定的安全说明。 2.3由于干冰清洁颗粒的硬度低，磨损的硬涂层，例如热喷涂的热障燃气轮机部件涂层（TBC）难以去除。由于燃气轮机制造过程中使用的原材料的高价值和高成本，维护和回收这些部件是很重要的。虽然这种方法[10]也很经济，但与传统的去除方法相比，它具有生态友好性。混合概念可以合理地减少这种消耗。复杂的3D模具汽车工业的清洁可能成为另一个应用领域。由于干冰清洁导致的敏感材料仅限于特定的爆破压力。这两种技术的结合提供了不同的处理策略。可以根据激光器和样品激光器的相对位置来应用聚焦。激光和干冰技术都可以应用于冰爆装置的相同焦点。两个不同的协调中心允许通过振荡分别处理单独和快速的变化，以处理独立的技术动作。因此，它们都不会影响另一个光束，例如由于激光，其可能在撞击表面之前升华。使用相同的焦点更容易实现两种技术的关键点。可以应用激光加热表面聚焦激光应用以进行限定的表面处理。使激光散焦以防止工件冷却。温度越高，干冰颗粒撞击时热冲击表面越好，效率提高。因此，必须根据吸收率选择波长由基板表面确定。专注于激光应用，使定义的表面结构化或光滑。因此，可以通过干燥对最终激光加工进行初步纯化来进行冰清洁清洁步骤。它还允许在潜在的预处理过程之后处理组合清洁（例如，达到规定的粗糙度）。这两种技术都可以在相同焦点或不同位置应用接触点。 3.实验设置使用易于复制的标准品来分析从多涂层高粘度涂层制造过程中去除工件或从用过的产品中去除一部分剩余涂层。将PUR-2组分清漆涂覆至50μm的厚度。 100μm和200μm被定义为标准并且分两层施加，白色底漆和黑色面漆。热浸镀锌钢板使用与150mm×50mm相同的尺寸作为基材。另外，使用相同的板来生产生锈的样品：将基质材料暴露于确定的酸性环境一段时间。用于干冰清洁TVM45-V2设备“使用。该装置基于注射原理。对于激光加工“DilasDiodenlaser1500W”DilasDiodenlaserGmbH，使用Mainz。二极管激光器的波长为940±5nm，功率输出为1500W。激光束聚焦到3.8mm。在x8 mm的区域中，将激光和干冰清洁喷嘴调整到相同的焦点，并且通过机器人移动样本。将热成像相机系统“Jade IIMWIR”CEDIP添加到混合清洁装置中以监测样品的表面温度。相机确定-30°C至1500°C的温度，以测量3微米至5微米的热辐射。它提供170 Hz至250 Hz的帧速率，在30°C时的热分辨率低于20 mK。重要的是，样品红外热像仪的形状不得安装在反射角度范围内内部激光束。图1显示了用于优化混合动力车辆的最终概念清洁装置。图1：干式混合清洁设备的概念冰爆喷嘴（A），二极管激光器（B）和热成像相机（C）。根据结果优化的混合清洁装置包括热成像阶段.90°干冰清洁的迎角和10mm的喷射距离导致移除。图1显示了激光系统的相对较小的迎角。这是因为需要干冰清洁系统 - 否则喷射喷嘴可能受到激光影响，而喷嘴可能减少激光返回样品所引起的能量。可以使用具有小迎角的激光束，同时样品具有足够的吸光度并且激光系统提供足够的功率。通过添加用于干冰清洁混合的热机制该概念可以减少机械师的特定清洁任务的效果，从而允许降低由爆破压力引起的声压级。热成像相机之间的连接监测样品的表面温度，并且激光功率的控制使得可以自动控制表面温度。这提供了热敏感性。使用了新的材料领域。为了测量去除速率，垂直于机器人的运动检测表面轮廓。因此，触觉测量“Talysurf-120L”使用威斯巴登。所应用的传感装置的锥体具有2μm的半径。和60°角。根据测试结果计算并去除横截面积（CSA）。材料简介。为了计算软件“Talymap大学。 2.0.10“在图2中使用。与a相比，重量测量应用的方法具有以下优点：关于材料去除的附加信息垂直于人的运动方向。计算涂层的体积去除率来自CSA和每个人的单独速度测试。图2：基于检测到的垂直于机器人运动轮廓的CSA计算。首先优化干冰喷射技术以实现材料去除速率（爆破压力，喷射喷嘴和表面之间的距离，爆破角和干冰）质量流量。结果示例性地显示在图3中。图3：干冰喷射压力的优化：12巴（A），10巴（B），8巴（C），6巴（D），4巴（E）。对于混合技术，由于产品的尺寸，这些工艺参数无法实现。优化的干冰清洁角度为90°必须适应78°，爆破距离为10 mm至220 mm。通过适当的进料速率。光学evaluation选择。 4.实验结果干冰喷射参数爆破压力，爆破角度，干冰质量流量和爆破距离是恒定的。第一种是独立技术激光（A）和干冰清洁（B）。比较结果具有与混合技术（C）相同的工艺组合技术参数。除了上面描述的涂层标准外，涂层标准也适用于生锈的样品。工艺参数激光加工，干冰清洗和混合干冰清洗 - 激光加工如表1所示。表1：工艺参数进给速率：涂层试样（图1）。 3）每分钟60厘米。生锈的标本（图。 4）每分钟14厘米。激光参数：功率1077W干冰清洗参数：爆破压力12蒲甘冰质量流量60千克/小时爆破距离220毫米迎角78°图4示例性显示材料去除结果图5显示了清洁试验结果生锈的试样涂层试样的试验结果。工艺参数相同，但进料速率适用于不同类型的样品。图4
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