Wie funktioniert die Laserrostentfernung?

Grundprinzipien

Die Laserrostentfernung basiert in erster Linie auf der thermischen Wechselwirkung zwischen Laserlicht und Material und umfasst insbesondere die folgenden physikalischen Prozesse:

1. Ablation: Der Laserstrahl wird auf die Rostschicht fokussiert und liefert eine extrem hohe Energiedichte (typischerweise zwischen 10 ^ 8 und 10 ^ 10 W / cm²). Nach der Absorption der Laserenergie erwärmt sich die Rostschicht schnell, verdampft oder plasmatisiert, wodurch Mikroexplosionen entstehen, die den Rost von der Oberfläche abheben.

2. Wärmeausdehnung und Schockwellen: Die Rostschicht und das Substrat haben unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten. Der Laserpuls induziert eine schnelle Erwärmung, wodurch sich die Rostschicht ausdehnt, risst und löst. Gleichzeitig unterstützt die erzeugte Stoßwelle den Entfernungsprozess weiter.

3. Photochemischer Effekt (in einigen Fällen): Laser mit bestimmten Wellenlängen (wie UV-Laser) können molekulare Bindungen in der Rostschicht zum Bruch induzieren, aber thermische Effekte dominieren im Allgemeinen.

Prozessschritte

1. Laserquelle Generation: Ein pulsierter Laser (wie ein Faserlaser, Nd: YAG-Laser oder CO2-Laser) wird verwendet, typischerweise mit einer Wellenlänge von 1064 nm (nahes Infrarot) und Impulsdauern von Nanosekunden (ns) bis Femtosekunden (fs). Die Leistung reicht von zehn Watt bis zu mehreren Kilowatt.

2. Strahlübertragung und Fokussierung: Der Laser wird über eine optische Faser oder Spiegel-Montage an einen Galvo-Scanner übertragen, wo er in einen Mikron-großen Punkt (Punktdurchmesser 10-100 μm) fokussiert wird.

3. Scanning Oberfläche: Ein Bediener oder Roboterarm steuert den Laserkopf, um die rostige Oberfläche mit Geschwindigkeiten von bis zu mehreren Metern pro Sekunde zu scannen. Die Rostschicht verdampft sofort unter Laserbestrahlung (Temperaturen können Tausende von Grad Celsius erreichen) und erzeugt Rauch und Partikel.

4. Abfallbeseitigung: Der entfernte Rost wird durch ein Vakuumsystem gesammelt, um eine sekundäre Kontamination zu verhindern. Während des gesamten Prozesses entstehen keine chemischen Abfälle.

Einflussfaktoren

1. Laserparameter: Zu hohe Energiedichte kann das Substrat beschädigen, während zu niedrig zu einer unvollständigen Entfernung führen kann. Pulslaser sind kontinuierlichen Lasern überlegen, da sie die Wärmeabfuhr reduzieren.

2. Materialeigenschaften: Geeignet für rostende Metalle wie Stahl, Eisen und Aluminium; Sie sind auch für Farben und Beschichtungen wirksam.

3. Umweltkontrolle: Der Prozess wird in der Regel unter einer inerten Atmosphäre (wie Stickstoff) durchgeführt, um eine Reoxidation zu verhindern.