Оборудование для наружной очистки металлов от ржавчины и окислов: механические vs лазерные

Металл в процессе хранения или эксплуатации подвержен загрязнению и корродированию. Чаще всего эти дефекты имеют вид ржавчины, окислов, производственной пыли или грязи. В подавляющем большинстве случаев подобные формы начавшейся порчи можно убрать. А в некоторых ситуациях это крайне необходимо для производственных процессов. Например, для сварки или окраски. Помогают чистить металл контактные и бесконтактные установки. В зависимости от конструкции они могут быть оснащены: щётками; шлифовальными материалами; ультразвуковыми, криогенными, пескострукйными, дробеструйными, химическими и лазерными инструментами.

Одни аппараты подходят для обработки ровных поверхностей, другие – для сложных геометрических форм. Учитывая востребованность подготовки заготовок и деталей к работе, рынок предлагает развёрнутый ассортимент промышленного оборудования для чистки от коррозии и загрязнений. В этой статье мы уделим внимание контактным щёточным и бесконтактным лазерным аппаратам, сделаем краткий обзор технологий и оборудования.

Где требуется операция поверхностной очистки заготовок

Роль металла в жизни человека неоспорима. Благодаря ему мы видим автомобили, мосты, теле- и радиовышки, станки, ангары, мощные машины и спецтехнику, газопроводы, нефтепроводы, самолёты и многое другое. Но у металла есть враг – коррозия. В зависимости от материала она выражается очагами ржавчины (для железа) или окислами (для лёгких сплавов из алюминия, меди, магний и т.п.). Эти дефекты появляются стремительно, если металл не покрыт грунтовкой, эмалью или цинковым слоем. С порчей поверхности заготовка, или готовая деталь, не может быть допущена к дальнейшему производству или эксплуатации, пока не пройдёт очистку. Обычно подобная операция требуется перед такими технологическими процессами металлообработки, как:

• Резка.
• Пайка.
• Сварка.
• Наплавка.
• Склеивание.
• Сборка конструкций.
• Грунтование и окраска.

Пропуск даже незначительной коррозии на железе может обернуться негативными последствиями, в том числе после окраски защитными грунтами или эмалями. Ведь в порах очага накапливается некоторое количество влаги и воздуха. Их вполне достаточно для активации коррозии даже после покраски. Потому что плотность ржавчины ниже, чем у стали. В результате под слоем краски возникают процессы разрушения:

• металл непрерывно расширяется;
• покрытие быстро покрывается сетью сквозных кракелюр.

В итоге конструкция частично осыпается, и всё это из-за пропущенного незначительного очага коррозии.

Допустим, предприятие занимается производством герметичных всепогодных уличных шкафов для электрических и телекоммуникационных сетей. Перед изготовлением дверцы, лист металла плохо отшлифовали. Остались маленькие зачавшиеся очаги коррозии. Спустя 3 года в местах упущения появились дырки, из-за чего в шкаф стала проникать влага. Электрощитовое оборудование начало окисляться и ржаветь, в результате чего пошли жалобы от потребителей на перебои с электричеством или связью. В следующий раз энергоснабжающая организация будет покупать всепогодный уличный шкаф у другой компании.

Какие требования предъявляют к очистке металлических деталей перед обработкой или окраской

В целом, металлообработчики предъявляют к заготовкам из железа и лёгких сплавов три основных требования непосредственно перед работой:

• Отсутствие коррозии, окислов, окалин, следов масел и смазки, прочих загрязнений.
• Присутствие шлифовки с шероховатостью, соответствующей тех. условиям.
• Обработка кромок, без следов разметки и остатков резки.

Заготовки или детали необходимо очищать предпочтительным для данного вида изделий способом. Например, чувствительный алюминий лучше зачищать криогенным паром или лазером, нежели дробью или корщёткой. 

Краткий обзор технологий: механическая VS лазерная

Из многообразия способов очистки металлов, о которых мы говорили в введении этой статьи, мы бы хотели сконцентрировать внимание на 2-х технологиях:

• Механическая (щётками или абразивными кругами).
• Бесконтактная (лазером).

Первая наиболее распространённая и считается архаичной, но при этом остаётся очень практичной. Вторая ­– современная, прекрасно подходит для деликатной очистки изделий и заготовок от сильной ржавчины и окислов.

Механическая

Щётки-насадки (корщётки) эффективно удаляют коррозию, однако их ворсинки не могут проникнуть в небольшие поры. Поэтому данный метод больше относится к шлифовальной технологии. Вы наверняка замечали, работая дрелью, что когда ворс загибается, то уже не может убрать даже наслоившиеся очаги коррозии (не говоря о порах). Вместо этого щётка их полирует, превращая в бронзовелые бугры. Приходится включать реверс на инструменте и тогда эффективность зачистки возрастает, но опять ненадолго. Здесь выручает традиционное соскабливание наслоений зубилом с молотком. Другое дело станок с абразивным кругом. Он снимает верхний слой полностью, вместе с дефектами. Правда глубокую ржавчину он тоже выбрать не может.

Но при этом щётки и круги отлично справляются с коррозией степени A и В (всего существует 4 степени ржавости по ISO 8501-1: A, B, C и D), к тому же на больших площадях. Поэтому ими вооружают шлифовальные машины для стальных листов и труб. Как правило, здесь щётки могут представлять собой сплошной рол с металлическим ворсом, или выглядеть рядными конструкциями из радиальных (по типу тарельчатых ножей на валу), чащеобразных и конических кругов.

Рис. Степени ржавости по ISO 8501-1: A, B, C и D.  

Лазерная

Лазерная очистка металлов от ржавчины представляет собой относительно новый способ обработки. Возможности аппарата определяются его комплектацией и мощностью. Наибольшее распространение получили установки с импульсным волоконным лазером (QCW-lasers). Длина его волны легче поглощается металлами. В настоящее время технология является последним достижением в области твердотельных лазеров, быстро увеличивая их проникновение во все секторы промышленности.

Принцип работы: Импульс луча концентрируется на очаге коррозии или окисла, и мгновенно его испаряет. Температура плавления достигает 1600°C. При этом луч не проникает вглубь основного материала. Контроль глубины абляции позволяет выборочно удалять коррозию разной толщины. Формой потока можно управлять, благодаря чему лазер легко справляется с очисткой текстурированных и рифлёных поверхностей. К тому же очищаемые загрязнения не распыляются в окружающую среду, а тут же попадают в систему очистки воздуха, что позитивно сказывается на здоровье оператора.

Общее сравнение методов: механическая VS лазерная

Обзор оборудования

Предлагаем небольшой обзор механического и лазерного оборудования для чистки ржавчины, с кратким описанием и основными характеристиками.

Плоскошлифовальный станок M6316

Модель M6316 представляет собой автоматическое промышленное оборудование среднего уровня. Станок предназначен для абразивной шлифовки металлических заготовок или изделий (листы, подшипники, профили и многое другое). Прекрасно удаляет налёты ржавчины, окалины и прочие дефекты. В качестве основного инструмента используется абразивный диск. При необходимости его можно заменить щёткой или войлочным кругом. 

Принцип работы: Заготовка(и) размещаются на рабочем столе. В свою очередь стол закреплён на подвижных салазках, благодаря чему перемещается с помощью гидравлического привода вместе с заготовкой по осям X и Z (вперёд/назад, влево/вправо) под абразивным кругом. Шлифовальный узел с двигателем Siemens опускается по оси Y с помощью шарико-винтовой передачи.

В базовой комплектации станок оснащается кнопочной системой управления электрооборудования. Продольное перемещение стола осуществляется при сенсорном участии датчика и электромагнитного клапана. Предусмотрены места для установки серводвигателя и системы ЧПУ.

Плоскошлифовальный станок M130х1000

Модель для шлифовки металлических заготовок. Прекрасно удаляет налёты ржавчины и окислов. Представляет собой машину базового уровня автоматизации. Хорошо знакома промышленникам всего мира, поскольку за более чем 10-летний срок прекрасно зарекомендовала себя в чистовой и точной обработке поверхностей различных металлов и твёрдых материалов.

Машина M130х1000 имеет стандартное оборудование, которое отличается:

• Безвибрационной работой привода.
• Плавными движениями направляющих.
• Высокой термической и механической стабильностью.

Основание станка из цельного чугуна для максимальной жёсткости и устойчивости. Предварительно нагруженные прецизионные линейные направляющие по вертикальной и поперечной оси (Bosch Rexroth – по запросу) максимально повышают точность. Зачищенные и покрытые турцитом направляющие скольжения на продольной оси обеспечивают превосходное поглощение вибраций и высококачественный рисунок поверхности шлифования. Есть СОЖ (система подачи охлаждающе-смазочной жидкости). Ручная продольная и поперечная регулировка осуществляется с помощью отдельных подпружиненных маховиков.

Станок M130х1000 может быть изготовлен с различными вариантами комплектования и уровнем автоматизации (разные размеры стола; расширенные операционные функции, реализованные с помощью технологий ЧПУ от Siemens; электромагнитный зажимной патрон для фиксации заготовок (намагничивание/размагничивание переключается на панели управления)). Есть центральная смазка всех направляющих (автоматическая с функцией времени) – опция. Измерительные системы по вертикальной оси от Heidenhain (Германия) для точного позиционирования – опция. Управление с помощью сенсорного экрана – опция. 

Станок для очистки прямоугольных труб XLD-D-FG-04

Электромеханическая машина для эксплуатации в заводских цехах по производству металлоконструкций из труб прямоугольного сечения. Адресована малым предприятиям как основное оборудование, средним – как вспомогательное. Модель очень проста для освоения, неприхотлива в эксплуатации и обслуживании. Имеет прочную сборку. Безопасна для оператора.

Станок выполнен в виде устойчивой тумбы, внутри которой сформирована операционная зона. Для устойчивости, основание крепится к полу с помощью анкерных болтов. В полости зоны действует две пары вращающихся наждачных валов, одна из которых установлена вертикально, вторая – горизонтально. Это обеспечивает всестороннюю чистку прямоугольных труб. Зазор между элементами вращения регулируется от ширины сечения профиля. Это делается маховиками, находящимися снаружи операционной зоны.

Действия оператора после настроек системы управления сводятся к подаче заготовки во входное отверстие, откуда она будет втянута и обработана внутри автоматически. Затем оператор встречает трубу с противоположной стороны, из выходного отверстия. В результате получается профиль с гладкой поверхностью, без каких-либо очагов коррозии, окалин, заусенец и грязи.

Модель оснащена блоком электрического управления с несколькими двигателями. По запросу степень функционала системы управления может быть расширена автоматической подачей заготовок и столом для приёмки очищенных труб. 

Комплекс для лазерной очистки LC

Аппарат лазерной очистки LC – это портативный комплекс с эффективной технологией удаления ржавчины, загрязнения электронного покрытия или обработки других селективных слоёв. Хорошо удаляет коррозию с голого металла, не нарушая его целостности. Избавляет от необходимости утилизировать опасные отходы. Обеспечивает быструю установку и демонтаж для чистки вне агрессивных сред или химикатов.

Позиционируется изготовителем, как высокопроизводительный, быстрый и точный инструмент для лазерной очистки. Компактная система гарантирует чистовую обработку поверхности на профессиональном уровне для деталей среднего размера, требующих деликатного обращения. Несмотря на скромные габариты, модель способна трудиться в промышленных тяжёлых условиях. Четыре колеса обеспечивают аппарату хорошую мобильность на территории предприятия. Например, из токарного цеха его легко перевезти в цех ремонта турбин.

Технология обработки базируется на лазерном излучении, импульс которого удаляет любые загрязнения и очаги коррозии с металлических поверхностей. Для этого излучатель фокусирует наносекундные импульсы потока на поверхности дефекта. При взаимодействии луча с загрязняющими веществами они испаряются и переходят в газообразное состояние. Далее продукты обработки извлекаются системой удаления дыма и фильтрации, чтобы предотвратить выброс в окружающую среду предприятия.

Управляется модель микропроцессором. Система лазерной очистки готова к работе при включении аппарата. Сенсорный экран позволяет выбрать один из предварительно разработанных шаблонов очистки.

Аппарат для лазерной очистки и сварки LCW

Универсальный лазерный аппарат «3в1», для чистки металла с функцией резки и сварки. Применяется для обработки нержавеющей стали, железа, алюминия и других металлических материалов. Прекрасно удаляет ржавчину, окислы, загрязнения электронного покрытия и другие налёты. Способен резать заготовки с высокой точностью без повреждения кромок. Сваривает детали чистым и равномерным швом со скоростью 0-120 мм/с. Сварочный шов не нуждается в последующей обработке. Для перечисленных операция модель оснащена:

• сканатором для очистки поверхностей;
• отдельными соплами для резки и сварки; 
• механизмом подачи присадочной проволоки.

Головки с двойным стеклом для защиты фокусной линзы от пыли и загрязнений. Сварочный пистолет способен работать в разных режимах: точечная сварка, непрерывная сварка, герметизирующая сварка внутренних и внешних углов, работа с присадочной проволокой. Водяной охладитель для сварочной головки и лазерного излучателя позволяет станку поддерживать постоянную скорость сварки.

Управляется установка с помощью сенсорного дисплея с возможностью сохранения настроек для повторяющихся операций. На пистолете для сварки есть отдельная панель управления для настройки аппарата.

Обзорное оборудование изготавливается в Китае. Каждая модель получает сертификат качества, прежде чем поступить в продажу на территории РФ. По техническим свойствам китайские машины не уступают аналогам из США, Европы, Южной Кореи и Японии. По отзывам российских эксплуатантов – данная техника надёжная и неприхотливая.

Заключение

Ржавчина, и прочие поверхностные дефекты на металле, не позволяют использовать заготовки и детали для производства или эксплуатации. Надлежащее соблюдение технологических процессов возможно только после очистки поверхности материалов. Вручную сделать это не всегда возможно. Поэтому на помощь промышленникам приходит оборудование для наружной очистки. В этой статье мы уделили внимание щёточным и лазерным аппаратам. Оба вида машин довольно интересны, поскольку разделяются архаичной и современной технологиями, являясь при этом очень практичными.