Comment fonctionne l'élimination de la rouille au laser?

Principes fondamentaux

L'élimination de la rouille laser est principalement basée sur l'interaction thermique entre la lumière laser et le matériau, englobant spécifiquement les processus physiques suivants:

1. Ablation: Le faisceau laser est concentré sur la couche de rouille, délivrant une densité énergétique extrêmement élevée (généralement entre 10 ^ 8 et 10 ^ 10 W / cm²). En absorbant l'énergie laser, la couche de rouille se chauffe rapidement, se vaporise ou se plasmatise, créant des micro-explosions qui soulèvent la rouille de la surface.

2. Expansion thermique et ondes de choc: La couche de rouille et le substrat ont différents coefficients d'expansion thermique. L'impulsion laser induit un chauffage rapide, provoquant l'expansion, la fissure et le détachement de la couche de rouille. Simultanément, l'onde de choc générée aide davantage le processus d'enlèvement.

3. Effet photochimique (dans certains cas): Les lasers avec certaines longueurs d'onde (tels que les lasers UV) peuvent induire des liaisons moléculaires dans la couche de rouille pour se briser, mais les effets thermiques dominent généralement.

Étapes du processus

1. Génération de source laser: Un laser pulsé (tel qu'un laser à fibre, un laser Nd:YAG ou un laser CO2) est utilisé, généralement avec une longueur d'onde de 1064 nm (proche infrarouge) et des durées d'impulsion allant des nanosecondes (ns) aux femtosecondes (fs). La puissance varie de dizaines de watts à plusieurs kilowatts.

2. Transmission et mise au point du faisceau: Le laser est transmis via une fibre optique ou un ensemble de miroir à un scanner galvo, où il est concentré dans un point de taille micron (diamètre du point 10-100 μm).

3. Surface de balayage: Un opérateur ou un bras robotique contrôle la tête laser pour balayer la surface rouillée à des vitesses allant jusqu'à plusieurs mètres par seconde. La couche de rouille s'évapore instantanément sous irradiation laser (les températures peuvent atteindre des milliers de degrés Celsius), générant de la fumée et des particules.

4. Élimination des déchets: La rouille enlevée est collectée par un système à vide pour empêcher la contamination secondaire. Aucun déchet chimique n'est généré pendant tout le processus.

Facteurs influents

1. Paramètres laser: une densité d'énergie trop élevée peut endommager le substrat, tandis que trop faible peut entraîner une élimination incomplète. Les lasers pulsés sont supérieurs aux lasers continus car ils réduisent la dissipation de chaleur.

2. Propriétés matérielles: Convient aux métaux rouillés tels que l'acier, le fer et l'aluminium; Ils sont également efficaces pour les peintures et revêtements.

3. Contrôle environnemental: Le processus est généralement effectué sous une atmosphère inerte (telle que l'azote) pour empêcher la réoxydation.