Устройство лазерной очистки металлических изделий

Технология лазерной очистки металлических изделий применяется в машиностроении, приборостроении, и может быть использована для очистки от нежелательных слоев и загрязнений, в частности, для удаления ржавчины, окалины, краски с поверхностей различных металлических объектов, таких как стальные трубы, листы, колесные пары подвижного состава на железнодорожном транспорте, монеты, бронза, оружие и другие.
Из уровня техники известно устройство лазерной очистки металлических изделий ((https://vatra-weld.by/news/madetron-laser-system), содержащее источник лазерного излучения, соединенный посредством световода с фокусирующей системой, выполненной заодно с устройством удаления продуктов горения. Во время работы устройства, при фокусировке лазерного луча на загрязненной поверхности, происходит мгновенный нагрев материала ржавчины до состояния плазмы, что сопровождается ее испарением с металлической поверхности. Сама очищенная поверхность рассеивает лазерный луч, практически не нагреваясь при этом.
В качестве источника лазерного излучения, используют агрегат с твердотельным лазером с ламповой или диодной накачкой, где управление лучом осуществляется посредством отклонения подвижного зеркала. Таким образом, на выходе луч формирует непрерывную полосу, максимальная ширина которой составляет от 100 до 150 мм.
Недостатком известного устройства является низкий КПД, что обусловлено применением твердотельного лазера, требующего для работы двойного преобразования энергии, первое из которых происходит при лазерной накачке, а второе - при инициации когерентного излучения лазера.
Техническая задача повышения КПД может быть решена в устройстве лазерной очистки металлических изделий, содержащем линейку диодных лазеров и фокусирующую линзу с приводом.
Основным отличием диодных лазеров от твердотельных является расходящийся широкий лазерный пучок на выходе оптической системы, что является ограничением, препятствующим их использованию в установках очистки. Однако применение специальных линз обеспечит возможность фокусировки лазерного пучка на расстоянии 150÷250 мм от выхода оптической системы источника излучения до загрязненной поверхности, что позволит использовать диодные лазеры в качестве источника лазерного излучения в устройствах лазерной очистки металлических изделий. Применение диодных лазеров в устройстве лазерной очистки повышает КПД устройства.
Полезная модель иллюстрируется чертежом (фиг. 1).
Полезная модель может быть применена в устройстве лазерной очистки поверхности металла, содержащем основание 1, с закрепленными на нем первой и второй направляющими 2 и 3, на которых установлены приводные каретки 4, выполненные заодно с траверсой 5, на которой закреплены лазерный модуль 6 и устройство 7 для удаления продуктов горения. На основании 1 дополнительно закреплены система водоподготовки и охлаждения 8 лазерного модуля 6, система воздушной защиты от пыли 9, а также блок управления 10.
Лазерный модуль 6 выполнен в виде линейки диодных лазеров 11, выполненной с возможностью генерировать расфокусированный световой поток 12 с длиной волны в диапазоне от 450 до 1200 нм и мощностью до 50 Вт. Линейка снабжена фокусирующей системой 13, выполненной в виде линзы, снабженной приводом, обеспечивающим возможность ее прецизионного вертикального перемещения с возможностью фокусировки лазерного излучения на загрязненной поверхности обрабатываемого изделия. На линейке 11 дополнительно закреплена система фотоэлектрических датчиков (не показано), выполненных с возможностью измерения яркости светового пятна, образуемого лазером на поверхности обрабатываемого изделия.
Устройство работает следующим образом. Основание 1 заполняют объектами обработки. В соответствие с заданной программой, блок управления подает питание на лазерные диоды, приводит в действие систему охлаждения, систему удаления пыли и продуктов горения и привод кареток 4. Траверса 5 с заданной скоростью перемещается по направляющим 2 и 3 вдоль основания 1. При контакте лазерного луча с обрабатываемой поверхностью происходит мгновенный нагрев материала загрязнения до состояния плазмы. Продукты горения удаляются. Очистка металлической поверхности осуществляется за один проход траверсы 5.