RU2677167C1 - Способ неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров - Google Patents
Способ неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров Download PDFInfo
- Publication number
- RU2677167C1 RU2677167C1 RU2017125072A RU2017125072A RU2677167C1 RU 2677167 C1 RU2677167 C1 RU 2677167C1 RU 2017125072 A RU2017125072 A RU 2017125072A RU 2017125072 A RU2017125072 A RU 2017125072A RU 2677167 C1 RU2677167 C1 RU 2677167C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- metal
- parts
- cleaning
- polymers
- Prior art date
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 230000000181 anti-adherent effect Effects 0.000 title abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000002679 ablation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/0035—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like
- B08B7/0042—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by radiant energy, e.g. UV, laser, light beam or the like by laser
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/36—Removing material
- B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
- B23K26/57—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece the laser beam entering a face of the workpiece from which it is transmitted through the workpiece material to work on a different workpiece face, e.g. for effecting removal, fusion splicing, modifying or reforming
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и спецхимии для увеличения времени бездефектной эксплуатации деталей. По заданной траектории сканирования сформированным лазерным пучком с длиной волны, на которой покрытие является прозрачным, облучается деталь с полимерным покрытием. Отделение покрытия происходит в доабляционном режиме вследствие различия коэффициентов теплового расширения покрытия и металла. Рельеф металлической детали сохраняется неизменным. Технический результат: расширение спектра обрабатываемых деталей, а именно деталей сложной формы и большого размера. 1 ил.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области лазерной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и спецхимии для увеличения времени бездефектной эксплуатации деталей, снижения доли ручного труда, обеспечения экологической безопасности ведения технологического процесса.
Известен способ лазерной очистки поверхности промышленных и технологических объектов (Пат. №RU 2538161 приоритет от 28.12.2012.), заключающийся в формировании пучка лазерного излучения и сканирования сформированным пучком в многоимпульсном режиме по корродированной поверхности объекта с регистрацией спектра плазмы. Предложенный способ не обеспечивает сохранности размеров очищаемой детали, так как лазер используется в режиме абляции по отношению как к загрязнению, так и материалу промышленного или технологического объекта.
Наиболее близким по физической сущности и принятым в качестве прототипа является способ лазерной обработки поверхности материалов от нежелательных слоев и загрязнений, придания заданных свойств поверхности конструктивных материалов и устройство для его осуществления (Пат. №RU 2445175 приоритет 28.06.2010). Способ заключается в воздействии на обрабатываемую металлическую поверхность, покрытую нежелательными слоями материалов и загрязнениями, сканирующим пучком импульсно-периодического лазерного излучения. В результате воздействия лазерного излучения на металлический образец на его поверхности возникают процессы испарения и абляции нежелательных слоев материалов, загрязнений и металла образца. Перемещение лазерного пучка вдоль обрабатываемой поверхности осуществляется за счет поворота зеркала двухкоординатной сканирующей системы, которое отражает лазерное излучение.
Недостатком способа и устройства для его осуществления является использование лазерного пучка в режиме абляции, при котором происходит унос металла очищаемой детали и нарушение ее размеров. Конструкция устройства не позволяет обрабатывать осесимметричные детали вращения и детали большой длины.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение неинвазионной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров без изменения их размеров. Предложено два способа решения поставленной технической задачи.
Первый способ неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров, отличается тем, что формируется пучок лазерного излучения с длиной волны излучения, на которой покрытие является прозрачным. Этим пучком облучается деталь с полимерным покрытием по заданной траектории сканирования, при этом отделение покрытия происходит вследствие различия коэффициентов теплового расширения покрытия и металла при сохранении рельефа металлической детали неизменным (доабляционное воздействие).
Второй способ неинвазивной очистки металлических деталей от покрытий на основе полимеров, отличается тем, что формируется лазерный пучок с длиной волны излучения, находящейся в области фундаментального поглощения покрытия на основе полимера. Как правило, для этого необходимы лазерные источники, работающие в ультрафиолетовой области спектра, такие, как эксимерные лазеры ХеСl (длина волны излучения 308 нанометров) и KrF (длина волны излучения 248 нанометров). Удаление покрытия происходит путем его абляции при плотности энергии лазерного излучения меньшей, чем порог абляции металлической поверхности.
Первый способ неинвазивной очистки металлических деталей антиадгезионного покрытия на основе полимеров заключается в том, что формируется пучок лазерного излучения с длиной волны, на которой антиадгезионное покрытие является прозрачным. Мощность лазерного излучения выбирается достаточной для локального нагрева металла детали и создания необратимой деформации соединения на границе полимер-металл, однако такой, что температура плавления металла при этом не достигается. Этим пучком облучается металлическая деталь, покрытая антиадгезионным покрытием. Вследствие различных коэффициентов температурного расширения у полимерного покрытия и металла (у стали коэффициент теплового расширения при данных условиях равен (10-14)⋅10-6°С-1, у полимерного покрытия - (100-300)⋅10-6 С-1) при локальном нагреве возникает механическое напряжение, ведущее к деформации покрытия и его отделению от поверхности металла.
Второй способ неинвазивной очистки металлических деталей от покрытий на основе полимеров заключается в том, что формируется пучок лазерного излучения с длиной волны, находящейся в области фундаментального поглощения покрытия на основе полимера. Удаление покрытия происходит путем его абляции при плотности энергии лазерного излучения меньшей, чем порог абляции металлической поверхности.
Сущность изобретения поясняется Фиг. 1, где представлена схема процесса неинвазивной очистки металлических деталей от покрытия на основе полимера. Установка для реализации предлагаемого способа содержит обрабатываемую металлическую деталь 1, имеющую форму вращения, с нанесенным антиадгезионным покрытием, систему вращения 2 цилиндрических изделий, волоконный лазер 5 и сканаторную головку 3, установленных на системе позиционирования сканаторных головок, программно-аппаратный комплекс 7 (компьютер). Обработка цилиндрического изделия происходит по программе, записанной в программно-апаратном комплексе 7. Обрабатываемое изделие приводится во вращение электроприводом, входящим в состав системы 2 вращения цилиндрических изделий. На обрабатываемое изделие 1 расположенное на системе 2 вращения цилиндрических изделий падает пучок лазерного излучения 6, при этом лазерный луч 6 перемещается по поверхности обрабатываемого изделия вдоль его оси (направление движения пучка лазерного излучения показано стрелкой). Сканирование пучком лазерного излучения 6 осуществляется посредством сканаторных головок 3, которые располагаются над обрабатываемым изделием с помощью системы позиционирования сканаторных головок 4. При этом отделение покрытия происходит вследствие селективной абляции полимерного покрытия при сохранении рельефа металлической детали неизменным (доабляционное воздействие).
Таким образом, поставленная техническая задача обеспечения неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионного покрытия на основе полимеров решена.
Claims (1)
- Способ неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров, отличающийся тем, что формируется лазерный пучок с длиной волны излучения, на которой покрытие является прозрачным, и этим пучком облучается деталь с полимерным покрытием по заданной траектории сканирования, при этом отделение покрытия происходит в доабляционном режиме вследствие различия коэффициентов теплового расширения покрытия и металла при сохранении рельефа металлической детали неизменным.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017125072A RU2677167C1 (ru) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | Способ неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017125072A RU2677167C1 (ru) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | Способ неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2677167C1 true RU2677167C1 (ru) | 2019-01-15 |
Family
ID=65025396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017125072A RU2677167C1 (ru) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | Способ неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2677167C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5662762A (en) * | 1995-07-07 | 1997-09-02 | Clover Industries, Inc. | Laser-based system and method for stripping coatings from substrates |
| UA44300C2 (uk) * | 1996-08-14 | 2002-02-15 | Комміссарья А Ленержи Атомік | Спосіб очищення або звільнення від забруднень поверхні металевого об'єкта з використанням ударної дії ультрафіолетового лазерного променя та пристрій для його здійснення |
| WO2012005816A2 (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-12 | Resonetics Llc | Precision laser ablation |
| RU2607736C2 (ru) * | 2015-05-26 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований" (АО "ГНЦ РФ ТРИНИТИ") | Способ лазерного отделения резиновых и полимерных покрытий |
| RU2619692C1 (ru) * | 2016-05-24 | 2017-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Волоконно-Оптического и Лазерного Оборудования" | Способ лазерной очистки металлов |
-
2017
- 2017-07-14 RU RU2017125072A patent/RU2677167C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5662762A (en) * | 1995-07-07 | 1997-09-02 | Clover Industries, Inc. | Laser-based system and method for stripping coatings from substrates |
| UA44300C2 (uk) * | 1996-08-14 | 2002-02-15 | Комміссарья А Ленержи Атомік | Спосіб очищення або звільнення від забруднень поверхні металевого об'єкта з використанням ударної дії ультрафіолетового лазерного променя та пристрій для його здійснення |
| WO2012005816A2 (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-12 | Resonetics Llc | Precision laser ablation |
| RU2607736C2 (ru) * | 2015-05-26 | 2017-01-10 | Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований" (АО "ГНЦ РФ ТРИНИТИ") | Способ лазерного отделения резиновых и полимерных покрытий |
| RU2619692C1 (ru) * | 2016-05-24 | 2017-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие Волоконно-Оптического и Лазерного Оборудования" | Способ лазерной очистки металлов |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| В.П. ВЕЙКО и др. "Лазерная очистка в машиностроении и приборостроении", учебное пособие, СПбНИУ ИТМО, Санкт-Петербург, 2013. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109773340B (zh) | 一种针对碳钢表面的激光清洗与抛光复合加工方法 | |
| Feng et al. | Deep channel fabrication on copper by multi-scan underwater laser machining | |
| US20180361509A1 (en) | Powder-Bed-Based Additive Manufacturing Method With Surface Post-Treatment | |
| JP2015516352A5 (ru) | ||
| EP1747081A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum durchtrennen von halbleitermaterialien | |
| JP6452699B2 (ja) | ガラス製品の鋭いエッジを鈍くする方法 | |
| Kim et al. | Laser lift-off of polyimide thin-film from glass carrier using DPSS laser pulses of top-hat square profiles | |
| JP2015199086A5 (ru) | ||
| Dittmar et al. | UV-laser ablation of fibre reinforced composites with ns-pulses | |
| Sakuma et al. | Holographic laser sweeper for in-process debris removal | |
| RU2619692C1 (ru) | Способ лазерной очистки металлов | |
| RU2677167C1 (ru) | Способ неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров | |
| DE112015002860T5 (de) | Verfahren und Vorrichtung für laserunterstütztes Kraftreinigen | |
| KR101782608B1 (ko) | 소재 표면 세정 장치 및 세정 방법 | |
| KR20100015895A (ko) | 반도체 바디로부터 얇은 디스크 또는 필름을 제조하기 위한 방법 및 장치 | |
| Moskal et al. | Picosecond laser surface cleaning of AM1 superalloy | |
| KR20170063099A (ko) | 소재 표면 세정 장치 및 세정 방법 | |
| Butkus et al. | Micromachining of transparent, semiconducting and metallic substrates using femtosecond laser beams | |
| Koval’ et al. | Changes in the spectral characteristics of quartz-glass plates when they are processed with laser-induced plasma | |
| Roy et al. | Underwater pulsed laser beam cutting with a case study | |
| Nadeem et al. | An approach to form the dome shape by 3D laser forming | |
| Kayahan | A post-processing study on aluminum surface by fiber laser: Removing face milling patterns | |
| CN101678510B (zh) | 用于在沿着分割-或额定断裂线应用非对称的能量输入的情况下制造工件的方法 | |
| RU2297886C2 (ru) | Способ очистки поверхности и устройство для его осуществления | |
| KR20170095594A (ko) | 레이저 디플래쉬 방법과, 이를 이용한 레이저 가공 방법 및 장치 |