Лазер для удаления ржавчины своими руками

Лазер для удаления ржавчины своими руками

Длительный контакт с влагой или иной вредной окружающей средой на поверхности появляется железный слой окиси. Изделие начинает утрачивать свой первоначальный вид, продолжает усиленно ржаветь и теряет свои первоначальные функции. Помочь может лазер для удаления ржавчины своими руками. Он является современным методом улучшения металлических изделий. За счет этого стал весьма эффективной заменой традиционным способам удаления коррозии и становится все более популярным.

Лазерная очистка от ржавчины

Лазерная технология обуславливает применение специального оборудования. Лазерная очистка характеризуется следующими особенностями:

  1. Высокая эффективность. При несущественных затратах можно обновить изделие и восстановить его красоту.
  2. Качество получаемой поверхности высока.
  3. Высокая скорость обработки, связанная с автоматизированием процесса и применением технологии фокусировки светового луча для воздействия на металл.
  4. Подобная очистка предусматривает использование специального оборудования. Появилось оно в продаже относительно недавно, но уже сегодня весьма востребовано, устанавливается в специализированных цехах по восстановлению металлических изделий.
  5. Сфокусированный свет приводит к нагреву поверхности и частичному перестроению структуры. Однако, оказываемое воздействие не становится причиной изменения кристаллической решетки, то есть закалка не проводится. Это связано с точечным воздействием луча.

Очистка поверхности лазером

Удаление ржавчины лазером проводится в случае, когда изделие имеет небольшие размеры. Это связано с тем, что рабочая площадь лазерных установок ограничена.

Кроме этого, возникают проблемы с глубокой ржавчиной, которая нарушает целостность структуры материала.

Оборудование для лазерной очистки

Все механизмы для лазерной чистки металла максимально автоматизированы, при этом усилия со стороны человека сокращены до минимума. Лазерные станки различаются по мощности, типу конструкции, размерам, некоторые из них оборудованы камерой с дистанционным управлением, которая подсоединена к компьютеру. Для обработки крупных агрегатов лазерные установки оснащаются длинными кабелями (от 50 метров).

По мощности устройства могут быть такими:

  • для небольших площадей – 12-20 Вт (лазер малого размера на аккумуляторах);
  • для средних площадей – 100-400 Вт (портативные системы компактного размера);
  • мощные установки – до 1000 Вт (переносные и стационарные устройства).

Как правило, подобные инструменты могут работать против ржавчины или для иных целей без замены рабочей головки в течение 100000 часов. После деталь нужно заменить, чтобы и дальше эксплуатировать устройство. Для человека лазерные установки безопасны, они оборудованы специальной защитой от выхода луча за габариты заготовки.

Изделие от немецкой компании Clean Laser

На сегодняшний день это единственный производитель, выпускающий инструмент, который способен очистить от краски, масла, смазки, ржавчины или любого другого загрязнения самую чувствительную поверхность за несколько минут. Данное оборудование обеспечивает качественное лазерное удаление ржавчины. Аппарат способен производить мощные, короткие и очень быстрые лазерные лучи, создавая микровсплески плазмы. Это влечет за собой образование ударных и тепловых волн. Отзывы владельцев таких аппаратов преимущественно положительного характера. Потребители оценили, что загрязнение под воздействием собранного в пучок луча просто испаряется. Лазерное удаление ржавчины осуществляется мягко, без повреждения поверхности.

Лазер для удаления ржавчины

Дельта принтеры крайне требовательны к точности изготовления комплектующих (геометрия рамы, длины диагоналей, люфтам соединения диагоналей, эффектора и кареток) и всей геометрии принтера. Так же, если концевые выключатели (EndStop) расположены на разной высоте (или разный момент срабатывания в случае контактных концевиков), то высота по каждой из осей оказывается разная и мы получаем наклонную плоскость не совпадающая с плоскостью рабочего столика(стекла). Данные неточности могут быть исправлены либо механически (путем регулировки концевых выключателей по высоте), либо программно. Мы используем программный способ калибровки.
Далее будут рассмотрены основные настройки дельта принтера.
Для управления и настройки принтера мы используем программу Pronterface.
Калибровка принтера делится на три этапа:

1 Этап. Корректируем плоскость по трем точкам

Выставление в одну плоскость трех точек — A, B, C (расположенных рядом с тремя направляющими). По сути необходимо уточнить высоту от плоскости до концевых выключателей для каждой из осей.
Большинство (если не все) платы для управления трехмерным принтером (В нашем случае RAMPS 1.4) работают в декартовой системе координат, другими словами есть привод на оси: X, Y, Z.
В дельта принтере необходимо перейти от декартовых координат к полярным. Поэтому условимся, что подключенные к двигателям X, Y, Z соответствует осям A, B, C.(Против часовой стрелки начиная с любого двигателя, в нашем случае смотря на логотип слева — X-A, справа Y-B, дальний Z-C) Далее при слайсинге, печати и управлении принтером в ручном режиме, мы будем оперировать классической декартовой системой координат, электроника принтера сама будет пересчитывать данные в нужную ей систему. Это условность нам необходима для понятия принципа работы и непосредственной калибровки принтера.

Точки, по которым мы будем производить калибровку назовем аналогично (A, B, C) и позиция этих точек равна A= X-52 Y-30; B= X+52 Y-30; C= X0 Y60.

Алгоритм настройки:

  1. Подключаемся к принтеру. (В случае “крагозяб” в командной строке, необходимо сменить скорость COM порта. В нашем случае с 115200 на 250000 и переподключится)

    После чего мы увидим все настройки принтера.
  2. Обнуляем высоты осей X, Y, Z командой M666 x0 y0 z0.
    И сохраняем изменения командой M500. После каждого изменения настроек необходимо нажать home (или команда g28), для того что бы принтер знал откуда брать отсчет.
  3. Калибровка принтера производится “на горячую”, то есть должен быть включен подогрев стола (если имеется) и нагрев печатающей головки (HotEnd’а) (Стол 60град., сопло 185 град.) Так же нам понадобится щуп, желательно металлический, известных размеров. Для этих задач вполне подойдет шестигранный ключ (самый большой, в нашем случае 8мм, он предоставляется в комплекте с принтерами Prizm Pro и Prizm Mini)
  4. Опускаем печатающую головку на высоту (условно) 9мм (от стола, так, что бы сопло еле касалось нашего щупа, т.к. высота пока что не точно выставлена.) Команда: G1 Z9.
  5. Теперь приступаем непосредственно к настройке наших трех точек.
    Для удобства можно вместо g- команд создать в Pronterface четыре кнопки, для перемещения печатающей головки в точки A, B, C, 0-ноль.

  • Последовательно перемещаясь между тремя точками (созданными ранее кнопками или командами) выясняем какая из них находится ниже всего (визуально) и принимает эту ось за нулевую, относительно нее мы будем менять высоту остальных двух точек.
  • Предположим, что точка A у нас ниже остальных. Перемещаем головку в точку B(Y) и клавишами управления высотой в Pronterface опускаем сопло до касания с нашим щупом, считая величину, на которую мы опустили сопло (в лоб считаем количество нажатий на кнопки +1 и +0.1)
    Далее командой меняем параметры высоты оси Y: M666 Y <посчитанная величина>
    M666 Y0.75
    M500
    G28
  • Ту же операцию проделываем с оставшимися осями. После чего следует опять проверить высоту всех точек, может получится, что разброс высот после первой калибровки уменьшится, но высота все равно будет отличатся, при этом самая низкая точка может изменится. В этом случае повторяем пункты 6-7.
  • 2 Этап. Исправляем линзу

    После того как мы выставили три точки в одну плоскость необходимо произвести коррекцию высоты центральной точки. Из за особенности механики дельты при перемещении печатающей головки между крайними точками в центре она может пройти либо ниже либо выше нашей плоскости, тем самым мы получаем не плоскость а линзу, либо вогнутую либо выпуклую.

    Корректируется этот параметр т.н. дельта радиусом, который подбирается экспериментально.

    Калибровка:

    1. Отправляем головку на высоту щупа в любую из трех точек стола. Например G1 Z9 X-52 Y-30
    2. Сравниваем высоту центральной точки и высоту точек A,B,C. (Если высота точек A, B, C разная, необходимо вернутся к предыдущей калибровки.)
    3. Если высота центральной точки больше остальных, то линза выпуклая и необходимо увеличить значение дельта радиуса. Увеличивать или уменьшать желательно с шагом +-0,2мм, при необходимости уменьшить или увеличить шаг в зависимости от характера и величины искривления (подбирается экспериментально)
    4. Команды:
      G666 R67,7
      M500
      G28
    5. Подгоняем дельта радиус пока наша плоскость не выровняется
    3 Этап. Находим истинную высоту от сопла до столика

    Третьим этапом мы подгоняем высоту печати (от сопла до нижней плоскости — столика) Так как мы считали, что общая высота заведомо не правильная, необходимо ее откорректировать, после всех настроек высот осей. Можно пойти двумя путями решения данной проблемы:
    1 Способ:
    Подогнав вручную наше сопло под щуп, так что бы оно свободно под ним проходило, но при этом не было ощутимого люфта,

    • Командой M114 выводим на экран значение фактической высоты нашего HotEnd’а
    • Командой M666 L получаем полное значение высоты (Параметр H)
    • После чего вычитаем из полной высоты фактическую высоту.
    • Получившееся значение вычитаем из высоты щупа.

    Таким образом мы получаем величину недохода сопла до нижней плоскости, которое необходимо прибавить к полному значению высоты и и записать в память принтера командами:
    G666 H 235.2
    M500
    G28

    2 Способ:
    Второй способ прост как валенок. С “потолка”, “на глаз” прибавляем значение высоты (после каждого изменение не забываем “уходить” в home), добиваясь необходимого значения высоты, но есть шанс переборщить со значениями и ваше сопло с хрустом шмякнется об стекло.

    Как сделать авто калибровку для вашего принтера и что при этом авто калибрует принтер вы узнаете из следующих статей.

    • Установка обладает мощностью не более 100 Вт.
    • Эксплуатационный срок — 50 тысяч часов.
    • Частота повторений составляет 1,2-25 КГц.
    • Установка предназначена для чистки площади 20х20 см.
    • Скорость работы превышает 7 тысяч мм/сек.
    • Аппарат обладает линейной скоростью в 70 м/мин.
    • Установка использует воздушное охлаждение.
    • Длина волны составляет 1064 nm.
    • Внутри аппарата имеется компьютерное программное обеспечение.
    • Размеры изделия составляют 25 х 45 х 50 см.
    • Установка весит до 70 кг.
    • Гарантийный срок составляет 12 месяцев.

    Такой мобильный инструмент станет незаменимым, если нужно почистить от ржавчины металлическую поверхность или убрать краску с кузова автомобиля. В таком случае снятие производится послойно вплоть до самой грунтовки. На глубину проникновения лазерного луча влияет длина его волны и показатель преломления. Очищение металлических поверхностей при помощи лазера считается самым эффективным и безопасным методом.

    Преимущества лазерной очистки металла и неметаллических материалов:

    – возможность селективной (выборочной) обработки изделия. Удаление загрязнений при минимальном риске повредить металл,

    неконтактность и локальность воздействия,

    – отсутствие остаточных химических веществ и процессов,

    управляемость процессом путем простой регулировки мощности излучения, что позволяет снижать или увеличивать интенсивность очистки поверхности материалов,

    – мобильность, возможность очистки объектов «на месте»,

    безопасна для человека,

    – отсутствуют расходные материалы,

    экологичность,

    – не образуется отходов. Все загрязнения попросту испаряются и могут быть удалены системой фильтрации,

    само лазерное излучение носит направленный характер и безопасно для рабочего персонала,

    – на качество очистки не влияет характер поверхности материала: наличие неровностей, различных пазов, рифлений, углублений, выступов и прочих элементов отделки,

    возможность очистки деталей сложной формы: лопаток турбин, резьбовых деталей, зубчатых колес и пр.,

    – отсутствие шума,

    отсутствие каких-либо химических растворителей, а также частиц абразива, характерных для химической очистки и пескоструйной обработки,

    – достаточно небольшое энергопотребление оборудования,

    – на поверхность загрязненного материала (металла или иного неметаллического материала) не оказывается какого-либо механического, химического или теплового воздействия.

    Оборудование

    Портативный вариант оборудования состоит из двух модулей – ранец, имеющий источник питания и лазера, имеющего шламоприемник. Модули соединяются с помощью оптоволоконного кабеля. Комплектуется также аппаратом для осуществления видеоконтроля процесса.

    Станок функционирует следующим образом:

    1. После включения осуществляется сканирование плоскости для диагностики глубин и типа коррозии. Производится она коротким импульсом малой мощности.
    2. По завершении обследования на заготовку подается лазерный луч, обладающий мощностью оптимально подходящей для равномерного удаления коррозии. Мощность устанавливается оператором.
    3. Остатки разрушенных и отделенных от основной поверхности загрязнений подаются в заборник.
    4. Процедура завершается в автоматическом режиме, когда обрабатываемый элемент становится очищенным от оксидов. Определяется это отражением фотонного потока от очищенной плоскости.

    Номинальная мощность аппарата для очищения металла лазером определяется целями использования. К примеру, установка для обработки малых площадей может обладать мощностью 12-20 Ватт. Источником питания является аккумулятор. Устройства большей мощностью до 1 кВт тоже могут быть компактными, но питаются уже от стандартной электрической сети в 220 Вольт. Существует стационарное оборудование портального типа с кабелем до 50 метров. Они предназначаются для обработки значительных металлических площадей.

    Выбор типа оборудования производится исходя из расчетной мощности – 1000 Вт оптимальна для качественной обработки 1 м 2 поверхности в час.

    Необходимо отметить ресурс оборудования. К примеру, установка LaserFor PB-V1 обладает ресурсом безаварийной работы на протяжении 100 000 часов. Настольные варианты имеют меньший ресурс, но и цена устройства меньше. После того как выработан ресурс аппарата происходит замена источника светового потока. Затем инструмент вновь готов к работе.

    Существует заблуждение, что установка опасна для управляющего ей персонала. Но оно ошибочно. Световой поток обладает строгой направленностью и оказывает воздействие исключительно на обрабатываемые поверхности. От избыточных световых излучений оператора защищают очки. При дистанционном управлении контролирование осуществляется при помощи системы видеонаблюдения.

    Оборудование для удаления ржавчины

    Наиболее востребованный портативный вариант включает в себя два отдельных модуля — ранец с источником питания и лазерную головку со шламоприёмником, которые соединяются между собой оптоволоконным кабелем. В комплект входит также устройство для контрольного видеонаблюдения за процессом.

    Установки лазерной очистки действуют в следующей последовательности:

    • При включении происходит сканирование поверхности с целью выявления глубины и характера ржавчины, Это выполняется коротким по длительности лазерным импульсом сравнительно небольшой мощности;
    • После сканирования на очищаемую поверхность направляется лазерный поток мощностью, оптимальной для размерного испарения вещества (впрочем, мощность регулируется, и пользователь может устанавливать для очистки ржавчины и иной режим обработки);
    • Остатки разрушенного и отделённого от основного металла окисной плёнки (которая не попала в центр светофокусированного пучка) захватываются в специальную ёмкость;
    • Процесс обработки прекращается автоматически, по достижению состояния поверхности, при которой направляемый на неё фотонный поток начинает отражаться , т.е., свободной от окислов.

    Мощность установок для очистки металла рассматриваемым способом зависит от целей их применения. Например, лазер для удаления ржавчины со сравнительно небольших площадей (так называемый «лазерный рюкзак») имеет мощность в пределах 12…20 Вт, и питается от аккумуляторных батарей. Более мощные — до 1000 Вт — устройства также компактны, но запитываются от стационарной электросети 220 В. Они снабжаются световодным кабелем длиной до 10 м. Выпускаются и стационарные системы портального типа, с кабелями длиной до 50 м, которые предназначены для очистки особо больших металлических поверхностей.

    Выбор типоразмера системы для лазерной очистки производят, исходя из того, что 1 кВт мощности лазера соответствует примерно 1 м 2 очищаемой поверхности в час.

    Преимуществами лазера как удалителя ржавчины являются:

    1. Отсутствие вредных экологических выбросов.
    2. Отсутствие шума при работе.
    3. Высокие эффективность и качество очистки.
    4. Возможность использования при обработке комбинированных покрытий, причём не только из разных металлов, но и на соединениях стали с другими материалами (например, инкрустаций, стальных пластин-накладок на кожаные изделия и т.д.).
    5. Простота настройки и использования.
    6. Отсутствие потребности в расходных материалах.

    Бытует мнение об опасности для операторов, которые эксплуатирует рассмотренное оборудование. Однако это не так. Излучение носит строго направленный характер, и воздействует только на обрабатываемую поверхность. От избыточного светового потока работающего защищают специальные очки, а при дистанционной обработке контроль за ходом процесса производится при помощи системы видеонаблюдения.