Fuente de marcado láser UV de 20w para limpiar pintura de superficies de acero

Introducción al logro: Los académicos del Instituto de Tecnología de Harbin utilizaron un láser nano-ultravioleta (UV) ecológico para aplicar de manera innovadora la limpieza con láser a la pintura en la superficie del acero AH36. La posibilidad de usar este láser UV para la limpieza se propuso de manera innovadora y se verificó experimentalmente, y se llevó a cabo una verificación adicional utilizando un modelo teórico. Se caracterizó la calidad de la superficie después de la limpieza con láser. Se caracterizaron sus propiedades mecánicas, tales como microdureza superficial, resistencia a la tracción y resistencia a la flexión. Los resultados muestran que la limpieza con láser tiene ventajas muy significativas como medio para reemplazar la eliminación de pintura tradicional en la ingeniería marina.

1. Introducción a los antecedentes

La limpieza de superficies ha recibido mucha atención en las últimas décadas, especialmente en los campos de la ingeniería aeroespacial, marina, microelectrónica y medicina. Los contaminantes en la superficie de los organismos vivos no son más que la presencia de óxidos, pinturas, polímeros, recubrimientos, microorganismos y partículas en la superficie. Los barcos que navegan en el mar son motivo de gran preocupación porque están sujetos principalmente a la corrosión severa causada por el agua de mar. Por esta razón, los barcos a menudo tienen que quitar la capa de pintura superficial después de un período de servicio y, al mismo tiempo, llevar a cabo el proceso de mantenimiento de pintura nueva. En particular, es importante señalar que cada una de las operaciones de proceso anteriores consume miles de millones de dólares en presupuestos anuales. Por lo tanto, la eliminación de pintura de la superficie del sustrato para volver a recubrir y, por lo tanto, prolongar la vida útil del recipiente es crítica. Al observar estudios anteriores, los métodos tradicionales de limpieza de superficies, incluidos los métodos de limpieza mecánicos y químicos, son actualmente los métodos más comunes. Sin embargo, el problema de estos medios es que o bien contaminan el aire y el agua, o bien generan residuos contaminantes secundarios. Sobre la base de esta consideración, la tecnología de limpieza láser, como tecnología emergente de limpieza de superficies, se considera la tecnología más avanzada para reemplazar la tecnología de limpieza tradicional, porque se considera que la tecnología de limpieza láser es más respetuosa con el medio ambiente y no requiere contacto con la superficie de la objeto que se limpia. Dependiendo de (incluyendo pero no limitado a) excelente plasticidad y resistencia, Altas propiedades mecánicas y peso ligero del acero AH36, el acero AH36 se usa ampliamente en ingeniería marina. Sin embargo, debe enfatizarse que la vida útil de este acero se ve fuertemente afectada por el ambiente marino en el que se utiliza, y una gran cantidad de iones y microorganismos altamente corrosivos existentes en el ambiente marino actuarán sinérgicamente para acelerar la degradación superficial de el sustrato de acero. Pelado del revestimiento. Inmediatamente después, la capa interna de la superficie de la matriz de acero también comenzará a fallar cuando se exponga a la dureza del océano. Por lo tanto, la limpieza de la superficie se vuelve necesaria ya que permite eliminar la pintura dañada de la superficie y las superficies del sustrato contaminadas. Se ha trabajado mucho en la limpieza de pintura con láser. En 1974, JA Fox fue pionera en el uso de láseres Q-switched para la eliminación de pintura. Se ha informado que la capa de pintura en la superficie se puede eliminar de manera efectiva bajo una intensa tensión inducida por fotones láser. Además, K.Liu y F.Garmire et al. utilizó diferentes tipos de láseres y diferentes anchos de pulso para despintar. Se ha informado que los láseres Nd:YAG con modo Q-switched son más efectivos para eliminar pintura que otros láseres, como los láseres de CO2, los láseres excimer y los láseres CW. El estudio de Chen et al. también señaló que el uso de la limpieza con láser, en comparación con la tecnología de limpieza tradicional, supera las principales deficiencias, como la contaminación secundaria. utilizó diferentes tipos de láseres y diferentes anchos de pulso para despintar. Se ha informado que los láseres Nd:YAG con modo Q-switched son más efectivos para eliminar pintura que otros láseres, como los láseres de CO2, los láseres excimer y los láseres CW. El estudio de Chen et al. también señaló que el uso de la limpieza con láser, en comparación con la tecnología de limpieza tradicional, supera las principales deficiencias, como la contaminación secundaria. utilizó diferentes tipos de láseres y diferentes anchos de pulso para despintar. Se ha informado que los láseres Nd:YAG con modo Q-switched son más efectivos para eliminar pintura que otros láseres, como los láseres de CO2, los láseres excimer y los láseres CW. El estudio de Chen et al. también señaló que el uso de la limpieza con láser, en comparación con la tecnología de limpieza tradicional, supera las principales deficiencias, como la contaminación secundaria.

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Sin embargo, la limpieza con láser actual, principalmente láseres de nanosegundos en la banda infrarroja, generalmente aprovecha los defectos inducidos térmicamente, lo que significa que se forman capas refundidas y zonas afectadas por el calor en la superficie del objeto. Por otro lado, los láseres UV pueden evitar estos problemas porque los láseres UV dependen de la energía fotónica y la correspondiente ruptura de los enlaces moleculares. Según el conocimiento de los autores, no se han realizado estudios que utilicen láser UV para eliminar las capas de pintura. Más importante aún, la influencia de los parámetros de proceso correspondientes en el efecto de limpieza tampoco está clara. En este estudio, los académicos del Instituto de Tecnología de Harbin utilizaron láseres UV por primera vez para llevar a cabo una investigación sobre la eliminación de pintura y cambiaron la energía del láser para llevar a cabo la investigación. Además, las muestras limpias se probaron en metalografía,

2. Mecanismo de limpieza láser

En este experimento, se utilizó el láser ultravioleta producido por Huari, una unidad de Jiangsu Laser Alliance. El mecanismo de acción es: generalmente se cree que en el proceso de limpieza con láser, la interacción fotoquímica, es decir, la energía de los fotones emitidos por el láser UV, es mucho mayor que la energía del enlace molecular dentro del material, que a su vez destruye aún más las moléculas. vinculación

3. Resultados experimentales

Basado en el uso innovador del láser UV de nanosegundos para pelar con láser la capa de pintura en el sustrato AH36. Este innovador experimento ha demostrado teórica y prácticamente la viabilidad y eficacia de la limpieza con láser UV de la pintura de la superficie de acero AH36, así como el mecanismo de interacción básico del láser UV, como las interacciones fototérmicas y fotoquímicas. Se estableció un modelo termodinámico para describir la relación entre la temperatura y la energía del láser, y los resultados mostraron que el valor umbral para la limpieza con láser era de 4,65 J/cm exp(2), muy cercano al valor teórico (el valor teórico era de 5 J /cm exp( 2)). Al mismo tiempo, se discute la existencia de esta diferencia. La morfología de la superficie, la composición química y las propiedades mecánicas antes y después de la limpieza con láser también fueron evaluadas en detalle por SEM, EDS, perfilador óptico y métodos de prueba de propiedades mecánicas. Después de la prueba SEM, hay algunas formas arrugadas típicas, hoyos y microestructuras circulares en la superficie bajo diferentes condiciones de entrada de energía láser. En cuanto a las propiedades mecánicas, cabe mencionar que la eliminación de pintura por láser UV puede mejorar significativamente la microdureza superficial, la resistencia a la tracción y la resistencia a la flexión. Esto se atribuye a la rápida fusión y solidificación experimentada durante la limpieza superficial con láser UV, lo que da como resultado una microestructura de morfología redonda y rugosa, junto con una alta densidad de dislocaciones. Por lo tanto, esta avanzada tecnología de limpieza con láser UV de nanosegundos no solo es respetuosa con el medio ambiente, sino que también puede mejorar significativamente las propiedades mecánicas de las piezas después de la limpieza con láser.