20w UV Laser Marking Source for cleaning steel surface paint

Achievement introduction: Scholars from Harbin Institute of Technology used an environmentally friendly nano-ultraviolet (UV) laser to innovatively apply laser cleaning to the paint on the surface of AH36 steel. The possibility of using this UV laser for cleaning was innovatively proposed and experimentally verified, and further verification was carried out using a theoretical model. The surface quality after laser cleaning was characterized. Its mechanical properties, such as surface microhardness, tensile strength and flexural strength, were characterized. The results show that laser cleaning has very significant advantages as a means of replacing traditional paint removal in marine engineering.

1. Background introduction

Surface cleaning has received much attention over the past few decades, especially in the fields of aerospace, marine engineering, microelectronics, and medicine. The pollutants on the surface of living organisms are nothing more than the presence of oxides, paints, polymers, coatings, microorganisms and particulates on the surface. Ships cruising in the sea are of great concern because they are mainly subject to severe corrosion caused by seawater. For this reason, ships often have to remove the surface paint layer after a period of service, and at the same time carry out the maintenance process of new paint. In particular, it is important to note that each of the above process operations consumes billions of dollars in annual budgets. Therefore, the removal of paint from the surface of the substrate for re-coating and thereby extending the life of the vessel is critical. Looking at previous studies, traditional surface cleaning methods, including mechanical and chemical cleaning methods, are currently the most common methods. However, the problem with these means is that they either pollute the air and water, or generate secondary polluting waste. Based on this consideration, laser cleaning technology, as an emerging surface cleaning technology, is considered to be the most advanced technology to replace traditional cleaning technology, because laser cleaning technology is considered to be more environmentally friendly and does not require contact the surface of the object being cleaned. Depending on the (including but not limited to) excellent plasticity and strength, high mechanical properties and accompanying light weight of AH36 steel, AH36 steel is widely used in marine engineering. However, it should be emphasized that the service life of this steel is strongly affected by the marine environment in which it is used, and a large number of highly corrosive ions and microorganisms existing in the marine environment will act synergistically to accelerate the surface degradation of the steel substrate. Peeling of the coating. Immediately afterwards, the inner layer of the steel matrix surface will also begin to continue to fail when exposed to the harsh ocean. Therefore, surface cleaning becomes necessary as it allows the removal of surface damaged paint and contaminated substrate surfaces. There has been a lot of work on laser cleaning paint. Back in 1974, J.A. Fox pioneered the use of Q-switched lasers for paint removal. It has been reported that the paint layer on the surface can be effectively removed under intense laser photon-induced stress. In addition, K.Liu and F.Garmire et al. used different types of lasers and different pulse widths for depainting. It has been reported that Nd:YAG lasers with Q-switched mode are more effective in removing paint than other lasers, such as CO2 lasers, excimer lasers, and CW lasers. Chen et al.'s study also pointed out that the use of laser cleaning, compared with the traditional cleaning technology, overcomes the main shortcomings, such as secondary pollution.

UV-Laser  | grüner Laser  | UV-Laser  | UV-DPSS-Laser  | Nanosekundenlaser  | UV-Laserquelle  | Festkörperlaser

Die derzeitige Laserreinigung, hauptsächlich Nanosekundenlaser im Infrarotbereich, nutzt jedoch normalerweise thermisch induzierte Defekte aus, was bedeutet, dass Umformschichten und Wärmeeinflusszonen auf der Oberfläche des Objekts gebildet werden. Andererseits können UV-Laser diese Probleme vermeiden, da UV-Laser auf Photonenenergie und dem entsprechenden Abbau molekularer Bindungen beruhen. Nach Kenntnis der Autoren gibt es keine Studien, in denen UV-Laser zum Entfernen von Farbschichten eingesetzt wurden. Noch wichtiger ist, dass auch der Einfluss der entsprechenden Prozessparameter auf die Reinigungswirkung unklar ist. In dieser Studie verwendeten Wissenschaftler des Harbin Institute of Technology zum ersten Mal UV-Laser, um Forschungen zum Entfernen von Farbe durchzuführen, und änderten die Laserenergie, um Forschungen durchzuführen. Außerdem wurden die gereinigten Proben in der Metallographie getestet,

2. Laserreinigungsmechanismus

In diesem Experiment wurde der von Huari, einer Einheit der Jiangsu Laser Alliance, hergestellte UV-Laser verwendet. Der Wirkungsmechanismus ist: Es wird allgemein angenommen, dass beim Prozess der Laserreinigung die photochemische Wechselwirkung, dh die Energie der vom UV-Laser emittierten Photonen, viel größer ist als die Energie der molekularen Bindung im Inneren des Materials. was wiederum die Moleküle weiter zerstört. Verbindung.

3. Versuchsergebnisse

Basierend auf der innovativen Verwendung eines Nanosekunden-UV-Lasers zum Laser-Peelen der Lackschicht auf dem AH36-Substrat. Dieses innovative Experiment hat theoretisch und praktisch die Machbarkeit und Wirksamkeit der UV-Laserreinigung von AH36-Stahloberflächenlacken sowie die grundlegenden Wechselwirkungsmechanismen des UV-Lasers, wie photothermische und photochemische Wechselwirkungen, demonstriert. Ein thermodynamisches Modell wurde erstellt, um die Beziehung zwischen Temperatur und Laserenergie zu beschreiben, und die Ergebnisse zeigten, dass der Schwellenwert für die Laserreinigung 4,65 J/cm exp(2) betrug, was sehr nahe am theoretischen Wert lag (der theoretische Wert betrug 5 J /cm exp(2)). Gleichzeitig wird die Existenz dieses Unterschieds diskutiert. Die Oberflächenmorphologie, die chemische Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften vor und nach der Laserreinigung wurden ebenfalls im Detail durch SEM bewertet, EDS, optischer Profiler und Prüfmethoden für mechanische Eigenschaften. Nach SEM-Tests gibt es einige typische faltige Formen, Vertiefungen und kreisförmige Mikrostrukturen auf der Oberfläche unter verschiedenen Bedingungen der Laserenergiezufuhr. Bezüglich der mechanischen Eigenschaften ist zu erwähnen, dass durch das Entfernen von Farbe mittels UV-Laser die Oberflächenmikrohärte, Zugfestigkeit und Biegefestigkeit deutlich verbessert werden können. Dies wird dem schnellen Schmelzen und Erstarren zugeschrieben, das während der Oberflächenreinigung mit UV-Lasern auftritt, was zu einer Mikrostruktur mit runder und faltiger Morphologie zusammen mit einer hohen Versetzungsdichte führt. Daher ist diese fortschrittliche UV-Nanosekunden-Laserreinigungstechnologie nicht nur umweltfreundlich, sondern kann auch die mechanischen Eigenschaften von Teilen nach der Laserreinigung erheblich verbessern.