Лазерная очистка металла — современная технология удаления коррозии с поверхности металлических изделий и заготовок различного типа. Этот метод получил значительное распространение в последние десятилетия, причиной чему стало развитие лазерных технологий, появление принципиально новых систем высокой производительности и развития контрольного оборудования. На данный момент позволить себе эксплуатацию оборудования и систем лазерной очистки могут не только крупные производственные предприятия, но и небольшие автосервисы, компании, работающие в сфере строительства и производства металлоконструкций под заказ, и многие другие пользователи. В материале компании Sekirus (https://lasergu.ru) рассмотрены особенности и преимущества данной технологии, возможности ее практического применения.

 

 

 

Преимущества лазерной очистки в сравнении с прочими методами

 

 

Для удаления коррозии и чистки металлических заготовок традиционно применяются методы механического или химического воздействия. При механической чистке используются абразивные составы, воздействие которых на поверхность обеспечивает послойный съем материала, что чревато возможностью повредить поверхность, удалить излишки металла. Химическая обработка, в свою очередь, не всегда обеспечивает необходимый уровень качества очистки, подходит не для всех видов металлов, а также сложно применима при работе с габаритными элементами. Лазерная очистка металла от ржавчины не имеет таких недостатков, но обеспечивает целый ряд важных преимуществ:
• удаление коррозии без повреждения поверхности металла — технология обработки предполагает локальное воздействие, не причиняющее вреда поверхности металла. Как результат — заготовка сохраняет начальные размеры и форму, удаляются только поверхностные загрязнения и ничего более;
• возможность проводить обработку плоских или объемных заготовок разной формы — лазерный луч позволяет проводить обработку рабочей зоны любой формы, в том числе с мелким или крупным рельефом. При этом не остается необработанных участков, как это бывает при использовании стандартных абразивных материалов и инструментов;
• универсальный метод подходит для всех видов металлов и сталей — в ходе процедуры на основную заготовку оказывается минимальное температурное воздействие, недостаточное для того, чтобы отразиться на структурных изменениях состава или технических свой­ствах металла;
• высокую производительность и скорость очистки — метод лазерной зачистки на данный момент является одним из наиболее простых и быстрых с точки зрения эксплуатации. Подходит для очистки большого количества серийных изделий или обработки габаритных конструкций нестандартного типа;
• низкую стоимость — при оптовых заказах по сочетанию факторов стоимость лазерной очистки оказывается доступней прочих методов, так как для выполнения работ не требуется расход инертных газов и прочего сырья, затраты энергии минимальны;
• безупречный результат, не требующий дополнительных процедур обработки, — очистка позволяет удалить весь слой загрязнений или коррозии, оставив чистую металлическую поверхность. При этом все процессы выполняются максимально точно и аккуратно, не требуется доводка вручную или выполнение ­каких-либо дополнительных действий. Происходит экономия времени и бюджетных средств;
• экологическую безопасность — для работы не требуется использование ­каких-либо опасных химических средств и составов, требующих правильной утилизации и опасных для человека и окружающей среды. Методика максимально безопасна и практически не имеет ограничений при эксплуатации в разных условиях.

 

 

Что еще может лазерная очистка

 

Помимо удаления коррозии с поверхности очистка при помощи лазерного луча позволяет решать проблемы с любыми другими загрязнениями, присутствующими на металлических изделиях и заготовках (рис. 1). В частности, с ее помощью можно проводить удаление пригоревших следов масла и технических смазок. Допускается удаление старых слоев лакокрасочных покрытий независимо от их состава и способа нанесения, грунтов и прочих защитных покрытий. Таким образом, возможности для эксплуатации аппарата лазерной очистки металла существенно расширяются и ограничены только его производительностью и мощностью, позволяющей справляться с покрытиями разной толщины и обеспечивать разную скорость обработки.

 

Рис. 1

 

Принципы работы технологии

 

В основе технологии лазерной очистки металла от краски, масел, нагара и прочих отложений на поверхности лежит тепловое воздействие концентрированным лазерным лучом. В зависимости от типа оборудования может использоваться технология десорбции или абляции при помощи лазера. Несмотря на ряд отличий, в основе обоих способов лежит точечный нагрев поверхности до высочайших температур, при которых происходит тепловое испарение или разрушение краски на мельчайшие фрагменты. Образующаяся пыль растворяется в воздухе, удаляется при помощи системы вытяжек и не оседает обратно на обрабатываемую поверхность. Температура и скорость воздействия достаточные для испарения поверхностного слоя загрязнений, но недостаточные для повреждения основной части металла, что и позволяет сохранить целостность и сохранность заготовки независимо от типа, толщины и прочих особенностей металла. 

 

 

Какое оборудование применяется

 

 

Установка для лазерной очистки состоит из лазерного излучателя, силового модуля и системы охлаждения. На данный момент возможно исполнение оборудования разной мощности и функционала в двух основных модификациях:
• портативное исполнение — установки мощностью от 100 до 500 Вт, имеющие компактные размеры, позволяющие легко перемещать их и обслуживать объекты с выездом на них (рис. 2). Основная часть оборудования располагается в заплечном модуле, изготовленном в формате ранца, а рабочий элемент представляет собой излучатель, соединенный при помощи гибкого световода с основной частью установки. Несмотря на достаточно невысокую мощность, оборудование может использоваться для обработки изделий из стали, чугуна, цветных и черных металлов, для обработки заготовок и конструкций большой площади. Настройка осуществляется в ручном или полуавтоматическом режиме исходя их главных особенностей и параметров обрабатываемого изделия;
• стационарное исполнение — установки имеют мощность от 1000 Вт до 3000 кВт, что обеспечивает возможность быстрого и точного удаления толстых слоев ЛКМ, масел, нагара, коррозии и прочих поверхностных загрязнений, образующихся в ходе эксплуатации изделий и конструкций из металла. Могут различаться по своим габаритам, площади рабочей зоны для обработки материала и другими особенностями, определяющими возможности применения. Стационарные установки оснащаются ЧПУ-модулями, обеспечивающими высочайшую точность и скорость обработки поверхностей, автоматическую настройку и прочие преимущества. Таким образом, применять их можно для выполнения как объемных и сложных, так и точных работ.

 

 

Рис. 2.

 

 

Как проводится процедура

 

 

Очистка металлов с применением лазера во многом проводится в автоматизированном режиме, что позволяет существенно оптимизировать и упростить процесс, обеспечить быстрое освоение оборудования рабочим персоналом. На практике процедура выполняется следующим образом:
• подготовка поверхности (при необходимости) — на данном этапе производится удаление крупных загрязнений и мусора, которые могут быть удалены вручную и с которыми лазер не справится из-за большой толщины слоев или неоднородности материалов;
• настройка системы лазера — исходя из типа и толщины покрытия подбирается необходимая мощность воздействия, длина и частота волны. Настройка проводится в ручном, полуавтоматическом или автоматическом режиме исходя из типа оборудования, его эксплуатационных возможностей;
• очистка — непосредственный процесс удаления сторонних покрытий и слоев загрязнений с рабочей поверхности металлической заготовки. Скорость работы зависит от типа поверхности, мощности лазера и ряда других характеристик;
• удаление загрязнений — образующиеся в процессе работы загрязнения, сформированные из сгоревшего слоя краски или расщепленного слоя ржавчины, удаляются при помощи вентиляционной системы станка или подведенной вытяжной вентиляции, что может потребоваться при работе в замкнутых помещениях;
• проверка результата — по окончании работ проводится инспекция качества их выполнения. В зависимости от типа и комплектации оборудования проводится визуальный осмотр или же контроль осуществляется автоматикой. При отсутствии замечаний процедура считается оконченной.

 

Технические этапы могут различаться в зависимости от типа используемого оборудования. Более современные модели станков обладают большими возможностями для настройки, диагностики и мониторинга результата, что в ряде случаев может повышать качество работ, но становится причиной удорожания оборудования.

 

 

Для каких работ применяется технология

 

 

Стационарные и мобильные установки для очистки металла широко применяются на практике. Благодаря преимуществам методики, включающим в себя высокую скорость, точность и качество обработки, бесконтактный способ воздействия, она находит свое применение в различных отраслях. Использовать технологию можно на объектах, работающих в сфере металлообработки и производства, автомобильных сервисах и СТО, для очистки металлических конструкций промышленного назначения, в автомобильном производстве и машиностроении. При эксплуатации в этих и смежных отраслях возможно выполнение следующих работ:
• очистки металлических деталей и конструкций от коррозии перед последующей обработкой защитными составами, перед ремонтом и прочими техническими процедурами;
• удаления масла, нагара с деталей двигателей внутреннего сгорания без повреждения поверхности и воздействия химическими реагентами;
• удаления старой краски при подготовке металлических деталей и конструкций к реставрационным работам;
• обработки сварных швов от окалины для стабилизации поверхности перед последующей обработкой;
• серийной очистки от загрязнений мелких металлических деталей перед дальнейшим окрашиванием, антикоррозийной обработкой.

 

 

Варианты интеграции в современном производстве

 

Оборудование, применяемое для лазерной очистки ржавчины, может существенно различаться между собой по уровню производительности и автоматизации. Для крупных производственных объектов предлагаются современные решения, способные взаимодействовать с прочими составляющими производственных линий без непосредственного участия человека. Это достигается за счет применения модулей ЧПУ, различных роботизированных установок подачи и удаления деталей для обработки и прочих технологических решений. Таким образом, оборудование может эксплуатироваться в частично или полностью автоматизированном режиме при решении задач по обработке крупносерийных партий повторяющихся товаров и продукции. Установки мобильного типа применяются для решения нестандартных задач, в том числе используются в процессе выездного обслуживания. Также с их помощью можно проводить обработку крупногабаритных изделий и конструкций, включая корпуса машин, резервуаров, различные виды промышленных металлоконструкций и многое другое. Подходить к вопросам интеграции и взаимодействия всегда стоит в индивидуальном режиме, с возможностью оценки задач и подбора актуальных решений.

 

 

Прочие варианты применения лазерной очистки

 

 

Технология лазерной очистки поверхностей от краски, коррозии, прочих загрязнений может использоваться при работе не только с металлическими заготовками, но и с рядом других технологических материалов. В частности, использовать лазер можно для работы:
• с пластиком — лазер не применяется при работе с определенными видами пластмасс из-за температуры нагрева поверхностей, но в ряде случаев может использоваться для склеивания деталей. В частности, он проводит обработку и удаление адгезионного слоя вместе с тонким слоем полимера, что не отражается на функциональных качествах изделия. Также он применяется в сфере очистки углепластиковых форм и заготовок. Для определения совместимости необходимо рассматривать отдельно каждый вид пластика и настройки оборудования для лазерной обработки;
• с керамикой — технология лазерной очистки отлично подходит для работы с керамическими изделиями в силу того, что они без проблем переносят высокотемпературное локальное воздействие. В частности, данный метод используется для удаления как различного рода загрязнений, так и остатков, следов краски, жировых отложений, нагара и прочего. Технология может использоваться при обработке печатных валиков, керамических форм и в ряде других сфер деятельности. Одним из интересных направлений в данном случае является применение лазерной очистки поверхностей при работе с историческими артефактами, керамической посудой и украшениями. В этом случае тонкослойная очистка оказывается незаменимой, так как позволяет сохранять текстуру поверхности, орнамент и прочие детали, удаляя появившийся со временем налет и естественные загрязнения;
• с камнем — лазер может использоваться при работе с камнем, имеющим мягкую или твердую структуру. В том числе он подходит для работы с гранитом, мрамором, известняком, бетоном, керамическим кирпичом. В данной сфере лазерная очистка также применяется при работе с предметами старины, архитектурными памятниками, фасадами зданий, скульптурными композициями. Бережная обработка с высоким уровнем точности воздействия позволяет устранять различные виды налета, загрязнений, грибка, обеспечивая сохранение структурных характеристик материала. Бесконтактная технология воздействия на поверхность обеспечивает максимальную сохранность образцов и деталей оформления при проведении ремонтных, реставрационных и прочих работ.

 

 

Для работы с какими материалами не подходит технология

 

 

Применение лазерной очистки ржавчины не подходит для работы с рядом материалов, имеющих относительно невысокую температуру воспламенения или отличающихся иными свой­ствами, препятствующими нормальной обработке. К таким материалам можно отнести следующие:
• стекло — в силу особенностей преломления света и отражающих способностей, свой­ственных для этого материала, использовать для его очистки лазер также не рекомендуется. Значительно снижается эффективность технических процессов, есть риск повреждения оборудования. Нормальная работа возможна только с определенными видами стекла и отражающих материалов;
• резину — с большинством видов резин и эластомеров использовать лазерную чистку поверхности также не получится из-за возможности воспламенения материала при воздействии на его поверхность. Однако лазер активно используется в других процессах по обработке каучука и резины, к примеру, при производстве автомобильных шин.

 

 

Как подобрать оборудование подходящего типа

 

 

При выборе оборудования необходимо учитывать широкий перечень факторов, влияющих на его производительность, возможность применения для того или иного вида работ в разных отраслях производственной деятельности. С учетом уровня сложности подобного типа технологических решений стоимость оборудования находится на достаточно высоком уровне, поэтому правильный подбор позволит исключить лишние траты на ненужный функционал или же, напротив, приобретение оборудования, не имеющего нужных рабочих характеристик.

 

При выборе необходимо обращать внимание на следующие показатели:
• Тип исполнения оборудования — технически установки для лазерной очистки могут быть мобильного или стационарного исполнения. Если нужно оборудование для выездного обслуживания, то подойдет ранцевая или мобильная модель. Если же система подбирается для цехового использования, то предпочтительней стационарный тип станков.
• Мощность лазера — от этого показателя зависят все основные рабочие характеристики и возможности по использованию лазера. Чем выше мощность, тем с более сложными загрязнениями он может справляться, будь то слой коррозии, пригоревшего масла, полимерная краска и прочее. Однако для работ, в которых на первом месте высокая точность и аккуратность, не всегда предпочтительна избыточная мощность.
• Количество режимов, возможность настройки — точная настройка рабочих показателей позволяет адаптировать лазер к работе с разными видами материалов и покрытий. Как результат — можно повысить качество и скорость проводимых работ, скорректировать другие параметры.
• Показатели производительности — данный параметр определяет возможность обработки конкретной площади изделия за единицу времени. Подбирается исходя из стандартного объема работ на данном оборудовании.

• Функциональные возможности — функционал подразумевает возможность работы с черными, цветными металлами, а также неметаллическими конструкциями и изделиями, точечное удаление коррозии, чистку от краски и масляных загрязнений, другие технические задачи.
• Уровень автоматизации и возможность интеграции в производство — наличие ЧПУ-модуля обеспечивает высокий уровень автоматизации процессов, что важно для цехового оборудования. Также его можно адаптировать для взаимодействия с прочими производственными системами, создав современную промышленную линию по чистке и подготовке заготовок.
• Стоимость — цена складывается из таких факторов, как производительность, мощность, многозадачность, марка производителя, объем комплектации при поставке. При грамотном подходе можно подобрать оборудование, оптимально подходящее по большинству характеристик и соответствующее желаемой цене.

 

Подводя итог

 

Исходя из данной информации, можно сделать вывод, что оборудование и сама технология лазерной очистки поверхностей показывают максимально высокие результаты при удалении ржавчины, масла, нагара с металлических изделий. Также она применяется в сфере реставрационных и восстановительных работ, при обработке каменных и керамических изделий и конструкций, уместна при производстве пластиковой продукции. Однако для того чтобы подобрать подходящее техническое решение и оборудование, которое сможет работать долго и качественно, необходимо обращаться к проверенным брендам.

 

Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 1-2025