Koliku snagu treba da ima laserski čistač za sopstveni zadatak?

Četiri podatka određuju razvrstavanje: koji sloj treba ukloniti, koliko je debeo, kolika je površina i na kom osnovnom materijalu se nalazi. Tome se dodaju mesto upotrebe, rukovanje i zaštita na radu.

Kako pulsni i kontinuirani sistemi predaju energiju i koje karakteristične vrednosti opisuju izvor laserskog zračenja, obrađuju posebni tekstovi u magazinu. Ovde je reč o jednom pitanju: koja klasa snage može odgovarati kom zadatku?

Zašto je klasa snage pitanje planiranja

Snaga u vatima je podatak koji se u ponudama najbrže pronalazi. Shodno tome, ona često postaje polazna tačka izbora: porede se brojevi i uzima klasa koja će „u svakom slučaju biti dovoljna“.

Da li laserski čistač rešava neki zadatak, ipak se odlučuje na površini radnog komada. Fraunhofer institut za lasersku tehniku ILT navodi kao uticajne veličine pri čišćenju laserskim zračenjem talasnu dužinu, intenzitet, vreme interakcije zračenja sa slojem i svojstva materijala. Nominalna snaga je samo jedna veličina među više njih.

Uz to, pulsne i kontinuirane mašine sa sličnom navedenom snagom u vatima ne mogu se bez daljeg porediti. Klase snage se stoga mogu porediti pre svega unutar iste izvedbe — i tek kada je zadatak opisan.

Tri okvirna opsega snage kao orijentacija

Opšte obavezujuća podela lasera za čišćenje prema vatima ne postoji. Proizvođači koriste sopstvene stepene. Clean-Lasersysteme GmbH, na primer, deli svoje sisteme u tri opsega:

• 12 do 100 vati za primene na malim površinama, oksidne i tanje slojeve
• 150 do 600 vati za primene na srednjim do velikim površinama i umerene debljine slojeva
• od 1000 vati za primene na velikim površinama i veće debljine slojeva, prema navodima proizvođača do 1 mm

To je orijentacija jednog proizvođača, a ne norma. Ali ona pokazuje osnovni obrazac: s rastom površine i debljine sloja smislena klasa snage pomera se naviše. Opis sopstvenog zadatka i probu na radnom komadu takva podela ne zamenjuje.

Vrsta sloja: šta treba ukloniti

Sloj određuje smer. Fraunhofer ILT navodi kao zadatke, između ostalog, uklanjanje oksidnih slojeva, kao i čestičnih i filmskih nečistoća poput masti ili ulja. DGUV publikacija FBHM-139 opisuje skidanje korozionih i pasivacionih slojeva, boje i premaznih sredstava, kao i ostataka iz procesa.

Za izbor klase snage ovi zadaci se mogu okvirno podeliti u dve grupe:

• tanke naslage i filmovi, na primer oksidni slojevi, filmovi ulja i masti ili ostaci iz procesa — ovde je često u prvom planu kontrolisana obrada
• nagomilani slojevi, na primer boje, premazna sredstva ili izražena korozija — ovde veću ulogu igra količina materijala koju treba skinuti

Sloj pri tome ne mora biti ujednačen. FBHM-139 ukazuje na to da se premazi mogu sastojati od različitih komponenti ili biti naneti u više slojeva. Da li podešavanje koje skida završni sloj boje odgovara i sloju ispod njega, može se utvrditi tek na delu.

Debljina sloja i ciljano stanje

S debljinom sloja raste količina materijala koji mora da se skine. Da li mašina manje snage skida debeo sloj u više prelaza ili do skidanja ne dolazi, zavisi od sloja i podešavanja. Mašina veće snage može isti zadatak da obavi u manje prolaza — ukoliko sloj i osnovni materijal dozvoljavaju veći unos energije. Debljinu sloja stoga treba, gde je moguće, izmeriti ili preuzeti iz dokumentacije, a ne procenjivati odoka.

Pored toga treba razjasniti ciljano stanje. Da li sloj mora potpuno da se ukloni ili je dovoljno skinuti pokrivni sloj? Da li će metal nakon toga biti zavaren, lepljen ili ponovo premazan? Što je veći zahtev za krajnje stanje, to kontrolisana obrada može imati veću težinu u odnosu na samu brzinu skidanja.

Površina i učestalost upotrebe

Površina najjasnije menja računicu. Pojedinačna kontaktna mesta, zone zavarivanja ili konture alata često obuhvataju nekoliko kvadratnih centimetara, a čelične konstrukcije ili rezervoari, nasuprot tome, kvadratne metre.

Pri tome nije presudna veličina dela, već površina koja stvarno mora da se obradi — i koliko se često to dešava. Upotrebljivu osnovu čine tri podatka:

1. obrađena površina po delu ili po upotrebi
2. broj delova ili upotreba nedeljno ili mesečno
3. vreme koje je za to na raspolaganju

Iz toga proizlazi koji površinski učinak mora najmanje da se postigne. Ako je potreba mala, može biti dovoljna manja klasa, čak i ako bi veća bila brža. Ako je velika, vreme obrade sa manjom klasom može postati usko grlo. Podaci o površini iz prospekata pri tome uvek važe za određeni sloj na određenoj podlozi.

Osnovni materijal i osetljivost na toplotu

Osnovni materijal ograničava koliko se snage na delu zaista može iskoristiti. FBHM-139 opisuje apsorpciju kao prijem zračenja pri kojem se energija delimično prenosi u medijum i pretvara u toplotu. Da li ta toplota postaje problem, zavisi od materijala, debljine zida i vođenja procesa.

Slobodno dostupno istraživanje o skidanju boje sa aluminijumske spoljne oplate aviona pulsnim laserom na 1064 nm pokazuje tu vezu: iznad pogodnog opsega gustine snage površina aluminijuma dostigla je temperaturu topljenja, nastali su žlebovi i izražena oštećenja. I suviše mala brzina skeniranja oštetila je osnovni materijal. Pored toga, autori opisuju da se temperaturna polja uzastopnih pulseva preklapaju i da toplota može da se akumulira.

Vrednosti iz ove studije ne mogu se preneti na druge mašine. Smer, međutim, može: više energije na istom mestu ne znači automatski više čišćenja, već od određene tačke može da ošteti osnovni materijal.

Tanki limovi, materijali osetljivi na toplotu i kvalitetne vidljive površine stoga mogu zahtevati manju snagu ili veoma pažljivo podešavanje parametara. Kod masivnih delova može postojati više prostora — i to treba proveriti na radnom komadu. Kod golih površina dodaje se refleksija: FBHM-139 navodi refleksiona svojstva i geometriju radnog komada kao tačke koje treba uzeti u obzir pri planiranju.

Zašto više vati nije automatski bolje

Pretpostavka da dodatna snaga u najmanju ruku ne škodi je raširena. Ona je nedovoljna iz više razloga:

• Osnovni materijal: Snaga koju radni komad ne podnosi mora se smanjiti na mašini. Ona je tada navedena u tehničkom listu, ali se ne koristi.
• Rukovanje: Kod Beamluxa su mašine sa kontinuiranim laserom od 1500 vati i više pokretne i hlađene vodom. Na skučenim mestima ili na promenljivim mestima upotrebe prenosiva mašina može biti praktičnija.
• Opasne materije: Koje smeše opasnih materija nastaju, prema BGHM zavisi od uklonjenih supstanci, ali i od upotrebljenog lasera. Promena klase snage stoga se odnosi i na odsisavanje i procenu rizika.
• Zaštitne mere: Prema FBHM-139 one zavise kako od gustine snage odnosno gustine energije lasera, tako i od primene.
• Cena: Iz snage u vatima ne može se očitati nabavna cena, jer su pulsne i kontinuirane mašine tehnički različito konstruisane.

Veća snaga može uštedeti vreme tamo gde se javljaju velike površine sa nagomilanim slojevima na osnovnom materijalu koji podnosi unos energije. Izvan tog okvira ona nije automatski prednost.

Izvedba, hlađenje i mesto upotrebe

Sa klasom snage obično se menja i ostatak mašine:

• Nošenje ili pomeranje na točkićima: Prenosiva mašina sa remenom za nošenje dopire do mesta do kojih pokretna mašina teško dolazi. Pokretna mašina više odgovara radionici, hali i dužim ciklusima obrade.
• Hlađenje: Prenosiva pulsna mašina kompanije Beamlux hladi se vazduhom, a BL CW 2000 i mašina za lasersko zavarivanje hlade se vodom.
• Napajanje energijom: Prenosiva pulsna izvedba može da radi na bateriju. Za ostale mašine napajanje strujom na mestu upotrebe treba unapred razjasniti.

Kod ručnih mašina važna je i težina: DGUV publikacija navodi moguća fizička opterećenja koja treba uzeti u obzir pri izboru.

Beamlux mašine razvrstane po klasi snage

Beamlux nudi sisteme u dve izvedbe. Koja izvedba odgovara sopstvenom zadatku, proizlazi iz prethodnih odeljaka.

Pulsni sa 200 i 300 vati

• BL Portable Pulse: prenosiv sa remenom za nošenje, 1064 nm, hlađenje vazduhom, moguć rad na bateriju
• BL Compact Pulse: pokretna na četiri točkića, 1064 nm, za radionicu i trajni rad; izvedba od 1000 W na upit

Kontinuirani režim od 1500 do 6000 vati

• BL CW 2000: pokretan, 2000 W u kontinuiranom režimu, 1064 nm, vodeno hlađenje, ručno vođena glava; serija obuhvata 1500, 2000, 3000 i 6000 W
• BL mašina za zavarivanje: pokretna, vodeno hlađenje, vlaknasti laser u kontinuiranom režimu sa 1500, 2000, 3000 ili 6000 W; pored zavarivanja i sečenja i za čišćenje zavarenog šava i uklanjanje rđe na čeliku, nerđajućem čeliku, pocinkovanom limu i aluminijumu za 1500 do 3000 W, 6000 W na upit

Pulsne mašine predviđene su za precizne i tačkaste radove, kao i za radionicu i trajni rad, a CW mašina za veće površine, proizvodnju i održavanje. Ovo razvrstavanje je polazna tačka, a ne konačna odluka.

Zaštitne mere u svakoj klasi snage

Niža klasa snage ne znači da zaštita na radu otpada. DGUV publikacija FBHM-139 odnosi se na ručno vođene lasere klase 4 za čišćenje i uklanjanje premaza. Koju lasersku klasu ima neki uređaj, proizlazi iz njegove dokumentacije. Iz publikacije se za izbor može izdvojiti nekoliko tačaka:

• Prema pomoći pri izboru postupka, poznavanje karakterističnih veličina lasera neophodno je za izbor odgovarajućih zaštitnih mera.
• Zaštitne naočare za laser treba odrediti na osnovu maksimalne gustine snage odnosno gustine energije u datom opsegu talasnih dužina. Promena klase snage stoga može zahtevati druge naočare.
• U rad spada delotvorno odsisavanje, koje se postavlja što bliže mestu obrade.
• Energija primenjenog laserskog zračenja dovoljna je da zapali eksplozivnu smešu ili zapaljive materije.
• Za rad sa laserima klasa 3R, 3B ili 4 publikacija, pozivajući se na § 5 OStrV, navodi imenovanje lica zaduženih za bezbednost lasera.

Ovaj tekst ne zamenjuje procenu rizika niti pravni savet. Konkretne zaštitne mere utvrđuju se u proceni rizika za dato radno mesto i dati uređaj.

Test materijala pre odluke o kupovini

DGUV publikacija savetuje da se pre odluke utvrde slučajevi primene i granice procesa i da se pogodnost sistema isproba na stvarnom delu.

Merodavan test koristi originalni deo ili uzorak sa istim slojem na istom osnovnom materijalu. Treba zabeležiti:

1. Mašina, klasa snage i podešavanja
2. Broj prelaza do zahtevanog stanja
3. izmereno vreme za definisanu površinu
4. Stanje osnovnog materijala nakon obrade
5. Zapažanja o dimu, ostacima i odsisavanju

Gde je moguće, poređenje dve klase snage na istom delu može biti informativno. Ono pokazuje da li viša klasa zaista skraćuje vreme ili osnovni materijal ograničava iskoristivu snagu. Pomoću ovih vrednosti planirana površina može se preračunati u pouzdano vreme obrade — i klasa snage laserskog čistača pravilno izabrati.

Izvori

• DGUV – Fachbereich AKTUELL FBHM-139 „Strahlarbeiten – Reinigen und Entschichten mit Laserstrahlung“ — stanje 20.06.2024; ručno vođeni laseri klase 4, apsorpcija, odsisavanje, opasnost od paljenja, ergonomija, zaštitne naočare za laser i pomoć pri izboru postupka.
• BGHM Magazin – „Reinigen und Entschichten mit Laserstrahlung“ — izdanje 05/2024; sastav smeša opasnih materija zavisi od uklonjenih supstanci i od upotrebljenog lasera.
• Fraunhofer ILT – čišćenje — uticajne veličine talasna dužina, intenzitet, vreme interakcije i svojstva materijala; čišćenje pulsnim ili kontinuiranim laserskim zračenjem.
• Clean-Lasersysteme GmbH – pregled laserskih sistema — podela proizvođača na Low, Mid i High Power sa pridruženim površinama i debljinama slojeva.
• „Research on Laser Cleaning Technology for Aircraft Skin Surface Paint Layer“ – stručni članak u časopisu Materials, slobodno dostupan preko PubMed Central — oštećenja aluminijuma pri previsokoj gustini snage i premaloj brzini skeniranja, kao i akumulacija toplote pri pulsnom skidanju boje.
• Beamlux – pregled proizvoda: mašine za lasersko čišćenje i mašine za lasersko zavarivanje — izvedba, klase snage, hlađenje, težišta primene i cene navedenih modela.

Povezani sadržaji