Способ очистки поверхности материалов

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, включающий подачу лазерного потока на обрабатываемую поверхность, отличающийся тем, что, с целью предотвращения повреждений и изменения цвета обрабатываемой поверхноЬти, изделие в процессе обработки помещают в нейтральную газовую среду давлением от 10 до 40 атм.

,„SU„„1127775 А СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З51 В 28 D 1/00 В 23 К 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3568311/29-33 (22) 24.01.83 (46) 07.12.84. Бюл. № 45 (72) М. Б. Игнатьев, Н. Н. Рыкалин, А. С. Сирота, И. Ю. Смуров, Э. Н. Соболь, А. А. Углов и В. С. Чадин (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт по проблемам добычи, транспорта. и переработки минерального сырья в промышленности строительных материалов (53) 679.8.053. (088.8) (56) 1. Патент Франции № 2403860, кл. В 23 К 7/06, 1981.

2. Asmus Т. F., Seracini М., Zetler М.

Surface morphology of laser-cleaned stone.—

«Litholastia», 1976, № 1. (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, включающий подачу лазерного потока на обрабатываемую поверхность, отличающийся тем, что, с целью предотвращения повреждений и изменения цвета обрабатываемой поверхности, изделие в процессе обработки помешают в нейтральную газовую среду давлением от

10 до 40 атм.

1127775

Изобретение относится к обрабатывающей промышленности и может быть использовано при реставрационных работах по очистке скульптуры и других художественно-декоративных изделий из природного камня, а также для очистки поверхности материалов (гидридов металлов, кристалло-гидратов и др.), для которых нагревание приводит к химическим реакциям, сопровождаюшимся выделением газообразных продуктов.

Известен способ очистки материалов при помощи плазменной горелки для удаления ржавчины с поверхности художественных изделий из мрамора (1).

Наиболее близким к изобретению является способ лазерной очистки поверхности материалов, заключающийся в подаче лазерного луча на поверхность обрабатываемого материала 12).

Недостатком способов является повреждение обрабатываемой поверхности и изменение цвета.

Цель изобретения — предотвращение повреждения и изменения цвета обрабатываемой поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки поверхности материалов, включающему подачу лазерного потока на обрабатываемую поверхность, изделие в процессе обработки помещают в нейтральную газовую среду давлением от 10 до 40 атм.

Пример. Проводится очистка от копоти, сажи и ржавчины образцов из белого мрамора Коелгинского и Уфалейского месторождений. Обработка с помощью импульсного лазера ГОС вЂ” 30 осуществляется поочередно на воздухе в атмосфере азота и в атмосфере углекислого газа при изменении давления от 0 до 70 атм.

После лазерной обработки с помошью микроскопа МБС вЂ” 2 профиллографа-профиллометра измеряется глубина повреждения поверхности; изменение цвета фиксируется визуально.

При длительности лазерного импульса

1 мс минимальная плотность потока энергии q ", необходимая для удаления ржавчины и копоти с поверхности белого

4 мрамора, составляет соответственно 6,3 10, и 3,7101 Вт/см .

При обработке ржавых пятен на образцах белого мрамора Коелгинского месторождения с исходной средней шероховатостью поверхности 4 мкм импульсом лазерного излучения с q = 10 Вт/см происходит полная (в пределах пятна облучения) очистка поверхности. Однако при обработке на воздухе происходит изменение цвета (по сравнению с незагрязненной поверхностью обработанные участки приобретают нежелательный голубоватый оттенок), а средняя шероховатость поверхности возрастает до 8 мкм; в то же время при обработке тех же образцов (при той же интенсивности лазерного излучения в атмосфере углекислого газа полная очистка достигается без изменения цвета и изменения средней шероховатости поверхности) .

При обработке покрытого копотью мрамора Уфалейского месторождения импульсного лазерного излучения с плотностью потока энергии q = 10 Вт/см на воздухе происходит не только очистка поверхности, но и образование кратера глубиной 0,8—

0,9 мм. При облучении тех же образцов при тех же режимах лазерного излучения в атмосфере азота или углекислого газа при давлении 20 — 30 атм глубина кратера состав25 ляет 0,1 мм.

Таким образом, результаты экспериментов по очистке мрамора лазерными импульсами длительностью 1 мс показывают, что при давлении 20 — 30 атм толщина слоя повреждений поверхности камня уменьшается по сравнению .со случаем облучения на воздухе в 8 — 10 раз, а изменения цвета поверхности не происходит, При этом превышение плотности потока энергии над величиной q" íà 50% не приводит к существенному изменению результатов обработки.

Основные данные по проведению очистки поверхности обрабатываемой поверхности материала сведены в таблицу.

Полезный технико-экономический эффект

40 от использования предлагаемого изобретения получается при реализации преимуществ предлагаемого способа по сравнению с существующими способами очистки, а именно: возможности удаления любых видов за45 грязнений без изменения цвета и увеличения шероховатости очишаемой поверхности; значитеЛьного снижения чувствительности результатов обработки к изменениям параметров излучения и неравномерности толшины слоя загрязнений.

1127775

Ржавчи100

7,6

Нет на

5,6

То же

То же

То же

То же

5,5

610

То же

То же

То же 8

То же

160

130

125

155

Мрамор

Коелгинский

Мр амор

Уфалейский

Со 3

То же 8

Ко ь 1000 N 4

Составитель Е. Булеков

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор В. Гирняк

Заказ 8819/13 Тираж 571 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4