在激光除锈中,首先把材料分为两部分,污染物和基材。目的是去除污染物,同时不损伤基材。理论上寻找一种特殊的激光,这种激光之对铁锈污染物有极高的吸收率,对金属基材不吸收。污染物吸收激光能量后气化消失,基材不吸收激光能量完好无损。在实际作业中,应用最广泛的激光除锈设备是光纤激光除锈机。它使用波长1080纳米的激光,这个波长的激光对导体类材料吸收率极高,对绝缘体材料吸收率极低,对半导体材料也有不错的吸收率。
光纤激光是目前除锈性价比最高的激光,但并不是完美的激光。 金属锈层并不是导体材料,它属于接近导体性质的半导体材料,虽然光纤激光对半导体材料也有不错的吸收率,但基材金属吸收率更高。这在某种程度上预示着如果操作不当会损伤基材金属。因为铁锈层颜色深、结构松散、对激光反射率小、熔点低、激光能量转化率非常高,因此我们能看到激光扫描后锈迹灰飞烟灭,金属完好无损。激光除锈不损伤基材是建立在合理的设备参数和合适的工艺流程的基础上的。
现在来探究激光除锈技术去除铁表面的镀锌层的原理。 在这样的一个过程中,污染物是锌层,基材是钢铁。目的是去除锌层,同时确保基材不损失。 锌的特点是熔点419度,沸点911度,铁的特点是熔点1500度,沸点2500度。光纤激光对锌和铁都有很高的吸收率,只要控制激光单位体积内的包含的能量,让基材温度控制在419度到900度之间,就能完美的去除锌层,而不损伤基材, 因为基材铁温度超过900度就易发生氧化。
激光单位体积内的包含的能量是指单位面积的激光能量,它是激光除锈作业中最重要的一个参数,对于同一种金属来说,激光单位体积内的包含的能量和温度相关,简单来说,激光单位体积内的包含的能量越高,温度越高,激光单位体积内的包含的能量越低,温度越低。 理想的激光单位体积内的包含的能量值下,能够刚刚去除污染物,同时不损伤基材。 激光单位体积内的包含的能量值是激光功率、扫描宽度、扫描速度等综合作用的值,任何一个值的改变最终会影响激光单位体积内的包含的能量值。在激光除锈前先分析污染物和基材的性质和特点,选择正真适合的激光除锈设备,然后再设置合适的激光参数,就能达到完美的除锈效果。