Способ неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров

Изобретение относится к способу неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и спецхимии для увеличения времени бездефектной эксплуатации деталей. По заданной траектории сканирования сформированным лазерным пучком с длиной волны, на которой покрытие является прозрачным, облучается деталь с полимерным покрытием. Отделение покрытия происходит в доабляционном режиме вследствие различия коэффициентов теплового расширения покрытия и металла. Рельеф металлической детали сохраняется неизменным. Технический результат: расширение спектра обрабатываемых деталей, а именно деталей сложной формы и большого размера. 1 ил.

 

Предлагаемое техническое решение относится к области лазерной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и спецхимии для увеличения времени бездефектной эксплуатации деталей, снижения доли ручного труда, обеспечения экологической безопасности ведения технологического процесса.

Известен способ лазерной очистки поверхности промышленных и технологических объектов (Пат. №RU 2538161 приоритет от 28.12.2012.), заключающийся в формировании пучка лазерного излучения и сканирования сформированным пучком в многоимпульсном режиме по корродированной поверхности объекта с регистрацией спектра плазмы. Предложенный способ не обеспечивает сохранности размеров очищаемой детали, так как лазер используется в режиме абляции по отношению как к загрязнению, так и материалу промышленного или технологического объекта.

Наиболее близким по физической сущности и принятым в качестве прототипа является способ лазерной обработки поверхности материалов от нежелательных слоев и загрязнений, придания заданных свойств поверхности конструктивных материалов и устройство для его осуществления (Пат. №RU 2445175 приоритет 28.06.2010). Способ заключается в воздействии на обрабатываемую металлическую поверхность, покрытую нежелательными слоями материалов и загрязнениями, сканирующим пучком импульсно-периодического лазерного излучения. В результате воздействия лазерного излучения на металлический образец на его поверхности возникают процессы испарения и абляции нежелательных слоев материалов, загрязнений и металла образца. Перемещение лазерного пучка вдоль обрабатываемой поверхности осуществляется за счет поворота зеркала двухкоординатной сканирующей системы, которое отражает лазерное излучение.

Недостатком способа и устройства для его осуществления является использование лазерного пучка в режиме абляции, при котором происходит унос металла очищаемой детали и нарушение ее размеров. Конструкция устройства не позволяет обрабатывать осесимметричные детали вращения и детали большой длины.

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение неинвазионной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров без изменения их размеров. Предложено два способа решения поставленной технической задачи.

Первый способ неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров, отличается тем, что формируется пучок лазерного излучения с длиной волны излучения, на которой покрытие является прозрачным. Этим пучком облучается деталь с полимерным покрытием по заданной траектории сканирования, при этом отделение покрытия происходит вследствие различия коэффициентов теплового расширения покрытия и металла при сохранении рельефа металлической детали неизменным (доабляционное воздействие).

Второй способ неинвазивной очистки металлических деталей от покрытий на основе полимеров, отличается тем, что формируется лазерный пучок с длиной волны излучения, находящейся в области фундаментального поглощения покрытия на основе полимера. Как правило, для этого необходимы лазерные источники, работающие в ультрафиолетовой области спектра, такие, как эксимерные лазеры ХеСl (длина волны излучения 308 нанометров) и KrF (длина волны излучения 248 нанометров). Удаление покрытия происходит путем его абляции при плотности энергии лазерного излучения меньшей, чем порог абляции металлической поверхности.

Первый способ неинвазивной очистки металлических деталей антиадгезионного покрытия на основе полимеров заключается в том, что формируется пучок лазерного излучения с длиной волны, на которой антиадгезионное покрытие является прозрачным. Мощность лазерного излучения выбирается достаточной для локального нагрева металла детали и создания необратимой деформации соединения на границе полимер-металл, однако такой, что температура плавления металла при этом не достигается. Этим пучком облучается металлическая деталь, покрытая антиадгезионным покрытием. Вследствие различных коэффициентов температурного расширения у полимерного покрытия и металла (у стали коэффициент теплового расширения при данных условиях равен (10-14)⋅10-6°С-1, у полимерного покрытия - (100-300)⋅10-6 С-1) при локальном нагреве возникает механическое напряжение, ведущее к деформации покрытия и его отделению от поверхности металла.

Второй способ неинвазивной очистки металлических деталей от покрытий на основе полимеров заключается в том, что формируется пучок лазерного излучения с длиной волны, находящейся в области фундаментального поглощения покрытия на основе полимера. Удаление покрытия происходит путем его абляции при плотности энергии лазерного излучения меньшей, чем порог абляции металлической поверхности.

Сущность изобретения поясняется Фиг. 1, где представлена схема процесса неинвазивной очистки металлических деталей от покрытия на основе полимера. Установка для реализации предлагаемого способа содержит обрабатываемую металлическую деталь 1, имеющую форму вращения, с нанесенным антиадгезионным покрытием, систему вращения 2 цилиндрических изделий, волоконный лазер 5 и сканаторную головку 3, установленных на системе позиционирования сканаторных головок, программно-аппаратный комплекс 7 (компьютер). Обработка цилиндрического изделия происходит по программе, записанной в программно-апаратном комплексе 7. Обрабатываемое изделие приводится во вращение электроприводом, входящим в состав системы 2 вращения цилиндрических изделий. На обрабатываемое изделие 1 расположенное на системе 2 вращения цилиндрических изделий падает пучок лазерного излучения 6, при этом лазерный луч 6 перемещается по поверхности обрабатываемого изделия вдоль его оси (направление движения пучка лазерного излучения показано стрелкой). Сканирование пучком лазерного излучения 6 осуществляется посредством сканаторных головок 3, которые располагаются над обрабатываемым изделием с помощью системы позиционирования сканаторных головок 4. При этом отделение покрытия происходит вследствие селективной абляции полимерного покрытия при сохранении рельефа металлической детали неизменным (доабляционное воздействие).

Таким образом, поставленная техническая задача обеспечения неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионного покрытия на основе полимеров решена.

Способ неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров, отличающийся тем, что формируется лазерный пучок с длиной волны излучения, на которой покрытие является прозрачным, и этим пучком облучается деталь с полимерным покрытием по заданной траектории сканирования, при этом отделение покрытия происходит в доабляционном режиме вследствие различия коэффициентов теплового расширения покрытия и металла при сохранении рельефа металлической детали неизменным.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способам изготовления малогабаритных атомных ячеек с парами атомов щелочных металлов и может быть использовано при изготовлении квантовых датчиков и приборов различного применения.

Изобретение относится к способу обработки поверхности сплава никелида титана. Поверхность сплава никелида титана сканируют лучом лазера с плотностью мощности луча 1,5-0,5⋅107 Вт/мм2, средней мощностью лазерного облучения 0,48-56,2 Вт, с частотой импульсов 10-200 кГц и скоростью сканирования луча лазера 100-2000 мм/с.

Способ относится к технологии восстановления деталей газотурбинных двигателей с тонкостенными элементами и может быть использовано в турбомашиностроении. Способ включает предварительное удаление следов приработки с торца тонкостенного элемента детали.

Изобретение относится к системе для автоматической подстройки сканирующей системы установки селективного лазерного сплавления. Видеокамера системы с объективом соединена с устройством управления, а маркеры расположены в поле зрения объектива видеокамеры на ростовой подложке рабочего стола.

Изобретение относится к способу сверхзвуковой лазерной наплавки порошковых материалов и устройству, его реализующему, и может быть использовано при лазерной порошковой наплавке.

Изобретение относится к способу лазерной обработки, предназначенному для разделения полупроводниковых устройств, выполненных на одной подложке (6), а также для разделения жестких и твердых подложек (6) большой толщины.

Изобретение относится к способу изготовления деталей из жаропрочных сплавов на основе никеля, предназначенных для работы в условиях повышенных температур в газотурбинных двигателях.

Изобретения относятся к способу аддитивного изготовления трехмерного изделия и установке для его осуществления. Создают трехмерную модель указанного изделия, разделенную послойно на расчетные сечения для последующего управления процессом послойного плавления лазерным лучом базового материала в виде двух проволок разной тугоплавкости и диаметров.

Изобретение относится к установке лазерной обработки для измельчения магнитных доменов текстурированного листа электротехнической стали путем настройки лазерного пучка, фокусируемого на текстурированный лист электротехнической стали и сканируемого в направлении сканирования (варианты).

Изобретение относится к способу армирования металлического покрытия при послойном лазерном синтезе. Техническим результатом изобретения является получение наплавленного покрытия с анизотропными свойствами.

Изобретение относится к способу лазерного отжига неметаллических материалов и может быть использовано для отжига полупроводниковых, керамических и стеклообразных материалов.

Изобретение относится к конструкции электробритвы, использующей для бритья лазерный луч. Бритва содержит ручку (12) и бреющую головку (13), выполненные с возможностью перемещения относительно друг друга вокруг оси поворота (16) и/или вдоль оси линейного движения (17).

Изобретение относится к способу лазерно-дуговой сварки толстолистовых стальных конструкций и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Используют гибридную лазерно-дуговую головку.

Изобретение относится к лазерной сварке алюминиевых сплавов и может быть использовано в различных областях машиностроения, судостроения, авиационно-космической промышленности.

Изобретение относится к способам резки хрупких неметаллических материалов, в частности кварцевого стекла и других хрупких термостойких материалов. Техническим результатом настоящего изобретения является расширение возможностей способа резки хрупких неметаллических материалов за счет осуществления резки кварцевого стекла и других хрупких термостойких материалов методом ЛУТ.

Изобретение относится к способам сварки разнородных металлов лазерным излучением и может быть использовано, в том числе, в области машиностроения. .

Изобретение относится к способам и устройствам изготовления плоских пьезокерамических изделий изготовления плоских пьезокерамических изделий. .
Изобретение относится к области соединения разнородных материалов, в частности к способу соединения монокристаллов алмаза с металлами, и может быть использован для создания различного рода однокристального обрабатывающего инструмента, медицинского инструмента, для создания на поверхности полупроводниковых и иных алмазов электрических контактов с металлом.

Изобретение относится к лазерной технике, в частности к способу лазерной резки пирографита, и может быть использовано в приборостроении, преимущественно в электронной технике.

Изобретение относится к способу лазерной обработки, предназначенному для разделения полупроводниковых устройств, выполненных на одной подложке (6), а также для разделения жестких и твердых подложек (6) большой толщины.

Изобретение относится к способу неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и спецхимии для увеличения времени бездефектной эксплуатации деталей. По заданной траектории сканирования сформированным лазерным пучком с длиной волны, на которой покрытие является прозрачным, облучается деталь с полимерным покрытием. Отделение покрытия происходит в доабляционном режиме вследствие различия коэффициентов теплового расширения покрытия и металла. Рельеф металлической детали сохраняется неизменным. Технический результат: расширение спектра обрабатываемых деталей, а именно деталей сложной формы и большого размера. 1 ил.

Наверх