Удаление ржавчины лазером — революционная технология очистки металлов

Лазерная очистка ржавчины — это прорывная технология, позволяющая эффективно удалять окислы и загрязнения с металлических поверхностей без применения химии, абразивов и ручного труда. В данной статье мы рассмотрим:

• Физику и формулу лазерного излучения
• Состав и функции основных агрегатов лазерных систем (на примере IPG)
• Механизм взаимодействия лазерного луча с ржавчиной
• Преимущества лазерной очистки перед традиционными методами

1. Что такое лазерное удаление ржавчины?

Лазерная очистка — это процесс, при котором короткие и мощные лазерные импульсы фокусируются на поверхности материала и испаряют загрязнения, включая ржавчину, краску, масло, оксиды и другие наслоения.

В отличие от пескоструйной или химической очистки, лазер:

• не повреждает подложку
• работает бесконтактно
• не требует расходных материалов
• может применяться точечно
• подходит для обработки сложных форм

2. Формула лазерного излучения

Импульс лазерного излучения может быть описан как:

P(t) = P₀ * exp(−(t/τ)²)

где:

• P(t) — мгновенная мощность излучения
• P₀ — пик мощности
• τ — длительность импульса
• t — время

Энергия импульса:

E = ∫P(t) dt = √π * P₀ * τ

Фокусировка луча на маленьком пятне диаметром порядка 50–500 мкм обеспечивает плотность мощности в диапазоне от 10⁷ до 10¹⁰ Вт/см², чего достаточно для мгновенного испарения ржавчины.

3. Состав лазерной установки на базе источника IPG

Современные промышленные аппараты очистки используют волоконные лазеры IPG — лидера отрасли. Агрегаты установки включают:

1. Лазерный источник IPG

• Тип: импульсный волоконный лазер (обычно Ytterbium)
• Мощность: от 50 до 2000 Вт (для удаления ржавчины — оптимально 100–500 Вт)
• Длина волны: 1064 нм

2. Оптический волоконный кабель

Передаёт излучение от лазера к сканирующей головке без потерь и перегрева.

3. Сканирующая головка

• Содержит галво-систему — два зеркала, отклоняющих луч по X и Y
• Фокусирующая линза (обычно F-Theta) обеспечивает стабильное пятно

4. Система управления

• Устанавливает параметры: частота, мощность, скорость сканирования, длительность импульса
• Содержит предустановленные режимы под разные типы загрязнений

5. Охлаждающая система

• Встроенный или внешний чиллер для стабилизации температуры лазерного модуля

6. Опционально — вытяжка

Удаляет пары, оксиды и микрочастицы, образующиеся при испарении загрязнений.

4. Как физически работает лазер при удалении ржавчины

Процесс происходит в несколько фаз:

Фаза 1. Поглощение лазера

Окислы (ржавчина) имеют коэффициент поглощения лазера значительно выше, чем чистый металл. Поглощённая энергия резко нагревает загрязнение до температуры испарения (2000–3000 °C), не нагревая подложку.

Фаза 2. Термическое испарение

Импульс длительностью 10–100 наносекунд создаёт мгновенное испарение ржавчины. При этом не успевает произойти теплообмен с металлом — основа остаётся холодной.

Фаза 3. Фотоабляция

При высокой мощности происходит отрыв загрязнений не только за счёт температуры, но и давления плазмы, образующейся над поверхностью. Это расширяет возможности очистки даже для пористых и толстых окислов.

Фаза 4. Самоочистка

Некоторые установки (например, с функцией повторного прохода) «дочищают» остатки, определяя уровень отражённого сигнала с помощью фотодиодов.

5. Преимущества технологии

• Без контакта: не требуется абразив или растворители
• Безопасно: минимальные выделения, отсутствие вредных веществ
• Глубокая очистка: удаляет не только ржавчину, но и масло, краску, налёт
• Автоматизация: легко интегрируется в роботизированные комплексы
• Долговечность: срок службы волоконного лазера — до 100 000 ч

6. Где применяют лазерную очистку?

• Машиностроение (очистка деталей, рам, поддонов)
• Железнодорожная техника (рельсы, вагоны)
• Авиация и судостроение
• Энергетика (трубы, опоры ЛЭП)
• Перед сваркой или покраской

7. Что важно при подборе аппарата?

• Мощность: для ржавчины 100–300 Вт, для краски — от 500 Вт
• Тип излучения: импульсное или квазинепрерывное
• Габариты и охлаждение: важно для мобильных работ
• Производитель: надёжность лазера IPG, Raycus, Maxphotonics

Лазерная очистка — это не просто модная технология. Это индустриальный стандарт завтрашнего дня, особенно в условиях роста требований к точности и экологичности.

Хотите подобрать аппарат для лазерной сварки или очистки?

Свяжитесь с бренд-менеджером компании Интервесп по телефону +7 499 346 75 22 — мы поможем выбрать лучшее решение для вашего производства.