激光清洗机 LC 4-2: 专注于快速清洗工艺和优化工件表面

11/04/2020 - 王慧

利用 LC 4-2 进行的清洗工艺只需要使用“光”

工业清洗工艺并不罕见——许多工件上都会有油和粘合剂之类的污染物,或甚至出现不良的氧化物、铁锈、磷酸盐或涂漆层,因此在后续加工之前必须将其清除。在此背景下,采用激光的高效清洗和剥离工艺便成为生产规划人员关注的重点。由 EMAG LaserTec 的专家们研发的新型 LC 4-2 激光清洗机推动了清洗和剥离工艺的发展:LC 4-2在极小空间内实现了低维护成本的工件清洗,既可以用作手动上料的独立式解决方案,也可以集成到全自动生产线中使用,能达到可重复、可靠的结果。此外,在进行表面功能化处理时也可以使用这种工艺,以改善表面润湿性能。埃马克机械工程在这一领域有何独特之处?


激光清洗的基本原理令人惊叹:射出的脉冲式激光射线以高脉冲峰值功率击中待处理表面。材料快速消散,并且在此过程中只有极薄的一层被加热。通过这种方式,可利用一个接一个的脉冲逐步清除工件上各种类型的杂质或涂层,包括冷却润滑剂、油、氧化物和石墨层、铁锈、油漆和磷酸盐层。另外,用户还可以根据后续工艺的要求,使用这种工艺对表面进行预处理(例如“粗加工”)。简而言之,这种工艺非常灵活,也十分节能。但在相关的机械制造方面,起决定性作用的是专业知识和技术诀窍,EMAG LaserTec 的销售经理 Nikolas Meyer 这样强调。“加工时间之类的核心工艺参数必须根据任务的具体要求进行调整,而且应该尽量做到能简单地通过机床控制系统完成。否则将难以在日常应用中实施。此外,这项工艺技术必须在各个方面都具备灵活性,例如可作为独立解决方案使用或者集成到生产线中使用。我们的新型激光清洗机 LC 4-2 基于业已成熟的模块化系统,可满足上述以及其他许多要求。我们的解决方案具有极高的可靠性和高效性,并且节省空间。”

激光专家们从整个埃马克集团所积累的丰富经验中获得很大的启发和益处:在位于施瓦本格明德(Schwäbisch Gmünd)附近霍伊巴赫(Heubach)的生产基地内,过去大约 15 年都致力于研发生产用于动力总成组件轻量化结构的交钥匙激光焊接系统。因此,在研发适用于加工直径不超过 200 mm、高度不超过 350 mm 的工件的激光清洗系统时,专家们有效利用了该技术诀窍。以下五项核心要求发挥重要作用:   

1.集成化:既可在生产线中使用,也可独立使用 

“差速器激光焊接”等复杂的生产过程包括从感应加热(如果需要)到激光焊接接合,再到最终的工艺检查等几个分步骤。但工艺开始时总是要进行清洗,因为必须清除齿圈和差速器外壳上的磷酸盐层和杂质。埃马克专家们在研发 LC 4-2 时,考虑到了汽车量产领域中的类似应用。因此,研发出的机床既可以整合到整条生产线中使用,也可以作为单机独立使用。机床为此配备一个独立于加工区的旋转工作台。如果需要,它还可以在加工期间使用工件自动输送系统(或者手动)上下料,而不会中断机床运行。作为选项,还可以在清洗两个工件的同时便夹持另外两个工件。由此可以缩短运行时间。既没有等待时间,也不会导致工件流中断。

2.工艺:确保高可靠性       

这项工艺技术的基本优势在于清洗时使用强烈聚焦的“光”。LC 4-2 配备一台 200 W 的高性能激光器,在清洗每一个工件时只需要将激光器接通几秒钟。在生产线内,特别重要的一点是在精确定位激光束来保证极高的工艺可靠性。或者也可以手动定位机床的清洗光学元件。另外还可选装“EMAG EC Clean”软件,以记录所有工艺数据和支持错误信息管理。

3.灵活:适用于多种任务   

LC 4-2 的激光工艺技术适用于多种材料以及各种不同的任务。其中,极短的脉冲持续时间起到非常重要的作用。它保证了同样很短的相互作用时间,确保极少的表面损伤。另一方面,较短的脉冲持续时间可实现较高的脉冲峰值功率。利用这一特性又可以实现某些所需的表面特性,例如可以实现更高的表面附着力。

4.成本:占用空间小,加工时间短 

与传统型工业清洗系统相比,使用 LC 4-2 进行激光清洗的单位成本更低。机床占地面积小是降低成本的一个要素:这款机床只需要 4.5 平方米的安装空间。另一方面,激光器只需要启动几秒钟,并且几乎免维护。整个清洗过程或表面加工在几秒钟内就能全自动完成。与之相比,传统型清洗系统通常占地面积超过 20 平方米,并且还需要不断消耗能量以控制清洗的温度。再加上烘干和漂洗过程,这会进一步拖慢整个生产过程。  

5.环保:绿色技术

激光清洗的另一个优点是具有极高的环境可兼容性,尤其是与使用化学清洗剂的湿法化学清洗工艺相比,后者所用的清洗剂在事后必须进行相应的废弃处理。另外,残留在工件上的清洗剂残余物也有可能在后续生产过程中引发各种问题。而激光清洗则不需要任何清洗剂。

埃马克机械工程独具优势

“总而言之,我们研发出的是一套集高度灵活性和强大功能性于一身的整体解决方案”,Nikolas Meyer 总结说,“这款机床既可以独立使用,也可以集成到自动化生产线中使用。它只需要很小的占地空间,可根据不同的任务要求轻松进行配置,并且它的高效激光和上料设计也保证较低的单件成本。对于这一工艺技术的市场前景,我们非常乐观。这项工艺技术特别适合汽车工业、航空航天、医疗或电子行业中的大批量焊接或粘接应用。”另外,埃马克机械工程的模块化系统也是一项决定性的成功因素:这家来自德国南部的机械制造公司利用模块化系统为客户量身定制系统解决方案。在此过程中便会用到各种久经考验的高品质组件。这也同样适用于激光清洗机 LC 4-2。”

LC 4-2:优势概览

  • 耗能低、低维护
  • 既可以整合到生产线中,也可以用作独立解决方案  
  • 占用空间小
  • 工艺稳定——不受水质和添加剂的影响(与清洗工艺相比)
  • 几乎可以清除所有污染物和涂层

 

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