การประยุกต์ใช้การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ในการปิดผนึกแรงเสียดทานของหัวรถจักร

การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ซึ่งเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ "เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม" ที่จะเข้ามาแทนที่วิธีการทำความสะอาดแบบเดิมๆ ในอนาคต และกระบวนการทำความสะอาดทางอุตสาหกรรมแบบใหม่ที่ไม่มีมลพิษหรือวัสดุสิ้นเปลือง ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตส่วนประกอบต่างๆ เช่น ระบบพลังงานแบตเตอรี่ ระบบส่งกำลัง ตลับลูกปืน เพลา ขอบล้อ และยางในรถยนต์ ต้องขอบคุณความแม่นยำในกระบวนการระดับไมครอนและข้อดีที่บูรณาการของระบบอัตโนมัติแบบไร้คนขับ

 

 

 

 

หลักการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็น 3 ประเภท ได้แก่ ผลกระทบจากความร้อน การหลุดลอกของแสง และการสั่น เป็นการใช้เลเซอร์ประเภทต่างๆ เพื่อสร้างลำแสงเลเซอร์ต่างๆ ด้วยการใช้ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับของพลังงานเลเซอร์ที่แตกต่างกันระหว่างสารตั้งต้นและสารมลพิษที่พื้นผิวที่ความยาวคลื่นหนึ่ง วัสดุสารตั้งต้นและสารมลพิษที่พื้นผิวจะดูดซับพลังงานและเกิดการขยายตัวและหลุดออกจากความร้อน อุณหภูมิสูงทันทีทำให้สิ่งสกปรกระเหย กลายเป็นแก๊ส หรือสลายตัวทันที ขณะเดียวกันก็สร้างคลื่นอัลตราโซนิกบนพื้นผิวแข็ง ทำให้เกิดการสั่นพ้องทางกล และทำให้ชั้นสิ่งสกปรกหรือคอนเดนเสทสั่นสะเทือนและแตกสลาย

แผนภาพหลักการ

เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการทำความสะอาดทางอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม เช่น การพ่นทรายหรือการพ่นทราย ลักษณะของการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์จะไม่บดและไม่สัมผัส ไม่มีผลกระทบด้านความร้อน ไม่สร้างแรงทางกลกับวัตถุที่ทำความสะอาด ไม่ทำลายพื้นผิวของวัตถุ ไม่ทำลายพื้นผิว และไม่ก่อให้เกิดมลพิษทุติยภูมิ เป็นวิธีการทำความสะอาดที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และปราศจากวัสดุสิ้นเปลือง

 

 

 

หลังจากใช้งานเป็นเวลานาน ส่วนประกอบต่างๆ ของรถจะสะสมฝุ่น สนิม คราบน้ำมัน และอื่นๆ หากชิ้นส่วนรถยนต์สกปรกเกินไป อาจส่งผลให้การกรองและการทำความสะอาดไม่ดี มีสิ่งเจือปนเข้าไปในถังน้ำมันมากเกินไป ทำให้ชิ้นส่วนสึกหรอมากขึ้น และเพิ่มความเป็นไปได้ที่จะเกิดข้อผิดพลาด เพื่อการทำงานที่ปลอดภัยของรถยนต์ ส่วนประกอบที่สำคัญ เช่น ดุมล้อ ผ้าเบรก จานเบรก และฝาครอบเครื่องยนต์ จำเป็นต้องได้รับการตรวจสอบและบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ การดูแลความสะอาดของชิ้นงานและส่วนประกอบต่างๆ ถือเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการบำรุงรักษา

 

 

ในกระบวนการผลิตผ้าเบรก หลังจากการเสียดสีแบบแบนและก่อนการพ่น จำเป็นต้องทำความสะอาดผ้าเบรกซึ่งมีกำลังมากและมีช่วงกว้างและเป็นเรื่องปกติ ดังนั้นเราจึงยกตัวอย่างการทำความสะอาดผ้าเบรกเพื่อเปรียบเทียบข้อดีและข้อเสียของแปรงเหล็ก การพ่นทราย และการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์:

 

• ประสิทธิภาพการทำความสะอาด:อุปกรณ์แปรงเหล็กไม่สามารถทำความสะอาดกาวที่ตกค้างบนพื้นผิวผ้าเบรกได้หลังจากการเจียรเรียบ ส่งผลให้เกิดการเกิดรูพรุนในกระบวนการขึ้นรูปแบบสเปรย์ครั้งต่อไปซึ่งไม่น่าพอใจ ทั้งอุปกรณ์พ่นทรายและการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์สามารถทำความสะอาดสิ่งตกค้างบนพื้นผิวได้อย่างสมบูรณ์หลังจากกระบวนการเจียรแบบเรียบ ความเร็วในการทำความสะอาดของการพ่นทรายเร็วกว่าการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม หากเราพิจารณาเวลาในการผลิตของสายการผลิตที่สมบูรณ์ เช่น เตาอบก่อนการเจียรแบบเรียบ และกระบวนการบ่มหลังจากการขึ้นรูปแบบสเปรย์ ความเร็วในการทำความสะอาดของการพ่นทรายนั้นซ้ำซ้อน แม้ว่าการทำความสะอาดด้วยการกระตุ้นจะช้ากว่า แต่ก็สามารถปรับให้เข้ากับความเร็วของสายการผลิตได้

 

• การใช้พลังงาน:การใช้พลังงานของเครื่องแปรงเหล็กอยู่ที่ประมาณ 8KW/H ซึ่งเป็นอันดับสองในสามเครื่อง กระบวนการพ่นทรายมีการใช้พลังงานสูง โดยใช้พลังงานรวมสูงถึง 70KW/H เนื่องจากแม้ว่าการใช้พลังงานของมอเตอร์สามตัวของเครื่องพ่นทรายสำหรับการพ่นทราย การเดิน และการแกว่งจะอยู่ที่ประมาณ 15KW/H แต่การใช้พลังงานของเครื่องอัดอากาศที่จ่ายก๊าซจะสูงถึง 55KW ต่อชั่วโมง ทำให้เป็นการใช้พลังงานหลัก อุปกรณ์ทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ของเรามีการใช้พลังงานทั้งหมดเพียง 7KW/H ซึ่งเป็นหนึ่งในสิบของอุปกรณ์พ่นทราย และการใช้พลังงานนั้นน้อยที่สุดในบรรดาสามอุปกรณ์ดังกล่าว

 

• การคุ้มครองทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อม:ในแง่ของการใช้งานทางเศรษฐกิจ อุปกรณ์พ่นทรายต้องใช้ทรายควอทซ์ 5 กิโลกรัมเป็นวัสดุสิ้นเปลืองต่อชั่วโมง ยิ่งใช้งานนานก็ยิ่งต้องใช้วัสดุสิ้นเปลืองมากขึ้น ด้วยการปรับปรุงข้อกำหนดด้านการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมของประเทศอย่างค่อยเป็นค่อยไป รัฐบาลท้องถิ่นบางแห่งได้ระบุว่าเครื่องล้างทรายเป็นประเภทการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนด ทั้งอุปกรณ์แปรงเหล็กและการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ต้องใช้ไฟฟ้าเท่านั้น และการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์สามารถประหยัดแรงงานคน 1-2 เมื่อเทียบกับการพ่นทรายและแปรงเหล็กเนื่องจากการทำงานแบบอัตโนมัติ จากมุมมองของการปกป้องสิ่งแวดล้อมและคาร์บอนต่ำ อุปกรณ์ทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ไม่มีวัสดุสิ้นเปลือง ไม่มีการปล่อยมลพิษ ใช้พลังงานต่ำ และไม่มีเสียงรบกวน และยังเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ตรงตามข้อกำหนดของการปกป้องสิ่งแวดล้อมที่มีคาร์บอนต่ำ

 

 

 

การประยุกต์ใช้การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ในอุตสาหกรรมการซีลส่วนใหญ่รวมถึงการขจัดคราบน้ำมันบนพื้นผิวของแถบสแตนเลสในกระบวนการผลิตปะเก็นโลหะ การทำความสะอาดคราบน้ำมันและกาวที่ตกค้างบนพื้นผิวของแม่พิมพ์แหวนซีล และการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของ วัสดุปิดผนึกพิเศษ ซีลมีหลายประเภท โดยทั่วไปได้แก่ ซีลโอริง ซีลน้ำมันโครงกระดูก และแหวนรองซีล ด้วยการฉายรังสีของลำแสงเลเซอร์ คราบน้ำมันบนปะเก็นซีลจะระเหยทันทีและลอกออกจากโลหะ ทำให้ได้ผลลัพธ์ในการทำความสะอาด

ก่อนเข้าเครื่องม้วน ปะเก็นแผลโลหะจำเป็นต้องทำความสะอาดฟิล์มน้ำมันที่ติดอยู่กับพื้นผิวของขดลวดสแตนเลส โดยทั่วไปกระบวนการที่มีอยู่จะใช้การแช่สารเคมีเพื่อปรับสภาพพื้นผิว การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ในกระบวนการนี้สามารถตอบสนองความต้องการของผู้ผลิตในการทำความสะอาด ปัญหาหลักในการใช้งานคือการไม่สามารถปรับแบนด์วิธและความเร็วของสายการผลิตได้ โดยทั่วไป ความกว้างของอุปกรณ์ทำความสะอาดด้วยเลเซอร์อยู่ระหว่าง 150-200 มม. ในขณะที่ความกว้างของแถบสแตนเลสอยู่ระหว่าง 1100-1500 มม. และความเร็วในการผลิตการทำความสะอาดคอยล์เหล็กเร็วเกินไป โดยปกติจะสูงกว่า 10M/นาที ซึ่งสูงกว่าความเร็วในการปรับตัวของการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ประมาณสิบเท่า บริษัทของเราสามารถแก้ปัญหาการปรับความกว้างในการทำความสะอาดได้ด้วยอุปกรณ์ทำความสะอาดเลเซอร์ความกว้างพิเศษที่พัฒนาขึ้นอย่างอิสระของเรา แม้ว่าจะสามารถแก้ปัญหาการใช้งานกระบวนการในแง่ของความเร็วของสายการผลิตได้ แต่ต้นทุนโซลูชันอุตสาหกรรมในปัจจุบันสูงเกินไปและจำเป็นต้องมีการเพิ่มประสิทธิภาพเพิ่มเติม

 

ในการประยุกต์ใช้ทำความสะอาดคราบน้ำมันและกาวที่ตกค้างบนพื้นผิวของแม่พิมพ์แหวนซีล เราได้พัฒนาอุปกรณ์ทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แม่พิมพ์แบนที่มีการเคลื่อนที่แบบห้าแกนสามมิติและมีอิสระในระดับสูง เหมาะสำหรับแม่พิมพ์แบนประเภทต่างๆ เช่น เบรก แม่พิมพ์แผ่นในอุตสาหกรรมเสียดทานและแม่พิมพ์แหวนปิดผนึกในอุตสาหกรรมซีล สามารถขจัดน้ำมันป้องกันสนิมและทำความสะอาดสิ่งตกค้างบนพื้นผิวของโพรงแม่พิมพ์ได้หลังจากการกดหลายครั้ง สามารถเพิ่มเครื่องแทนที่เพื่อปรับให้เข้ากับแม่พิมพ์ที่ซับซ้อนได้ ในระหว่างกระบวนการทำความสะอาด สามารถรักษาชั้นการชุบด้วยไฟฟ้าไว้ได้เพื่อปกป้องรูปแบบใบมีดและยืดอายุการใช้งานของแม่พิมพ์ เมื่อเปรียบเทียบกับการทำความสะอาดด้วยการพ่นทรายแล้ว ไม่เพียงแต่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังรับประกันว่าโพรงแม่พิมพ์จะไม่ได้รับความเสียหาย ซึ่งช่วยลดอัตราข้อบกพร่องของผลิตภัณฑ์

 

ปะเก็นซีลที่ไม่ใช่โลหะเป็นอีกประเภทหนึ่งที่สำคัญในอุตสาหกรรมซีล ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีอัตราการดูดซับไฟเบอร์เลเซอร์ที่แข็งแกร่งในช่วงความยาวคลื่น 1064-1080 นาโนเมตร ซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสียหายภายใต้สถานการณ์ปกติ ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในกระบวนการ เช่น เมื่อใช้เลเซอร์พัลซิ่งกับพื้นผิวของวัสดุยาง อาจทำให้เกิดความเสียหายได้ 10% μ ความเสียหายประมาณ m แต่ยังสามารถใช้เป็นวิธีการดัดแปลงสำหรับวัสดุพิเศษบางชนิดได้ เช่น วัสดุยางที่มีโพลีเมทิลไฮโดรซิลอกเซนติดอยู่ ซึ่งสามารถปรับปรุงค่าสัมประสิทธิ์การเสียดสีพื้นผิวเป็น 35mN/m และแรงตึงผิวให้สูงกว่า 38dyne/cm ขณะถอดการเคลือบออก

 

ในเวลาเดียวกัน การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่ดีในการทำความสะอาดชั้นออกไซด์และทำให้ส่วนประกอบการซีลของวัสดุเซรามิกและคอมโพสิตมีความหยาบ และยังให้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจในการขจัดสารเคลือบหลุมร่องฟันบนพื้นผิวโลหะ จะเห็นได้ว่าการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์มีประสิทธิภาพที่แตกต่างกันในการใช้งานผลิตภัณฑ์ที่มีวัสดุต่างกัน เนื่องจากมีอัตราการดูดซับเลเซอร์ที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นกระบวนการเสริมสำหรับการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของวัสดุปิดผนึกพิเศษบางชนิดได้