Gepulste Laserreiniging: Een Groene en Efficiënte Oplossing voor het Herstellen van Auto-onderdelen

Met de snelle ontwikkeling van de automobielindustrie is het opnieuw vervaardigen van onderdelen met een hoge waarde uit einde-levenscyclus voertuigen een cruciale schakel geworden in het recyclen van grondstoffen. Als kerncomponent van auto's zijn transmissies, met name onderdelen zoals koppelomvormers en oliepompen, gevoelig voor vervuiling zoals roestlagen en oxidevorming op hun oppervlak. Het reinigingseffect heeft direct invloed op de kwaliteit van opnieuw vervaardigde onderdelen. Traditionele reinigingsmethoden zoals mechanisch slijpen en chemische reiniging hebben nadelen zoals substraatschade, milieubelasting en lage efficiëntie. Puls-laserreiniging, die gebruikmaakt van voordelen als minimale schade, milieuvriendelijkheid, precisie en hoge efficiëntie, komt steeds meer in de belangstelling te staan binnen de herstelindustrie voor auto-onderdelen en biedt een nieuwe weg voor modernisering van de sector.

De effectiviteit van het pulserende laserreinigen is afhankelijk van de redelijke combinatie van kernprocesparameters zoals gemiddeld vermogen, herhalingfrequentie, scansnelheid en aantal reinigingen, die geoptimaliseerd moeten worden voor verschillende onderdelen. Voor cruciale transmissiecomponenten is de optimale procescombinatie voor torsiekoppelomhulsels een gemiddeld vermogen van 45 W en een herhalingfrequentie van 30 kHz, wat zorgt voor volledige verwijdering van de coating en een zilver-witte substraatoppervlak. Oliepompomhulsels daarentegen zijn het best geschikt voor parameters van 30 W gemiddeld vermogen, 10 reinigingscycli en een scansnelheid van 1500 mm/s, waardoor efficiënt de oxide laag kan worden verwijderd zonder de prestaties van het substraat te beïnvloeden.

De prioriteit van deze parameters varieert: voor torsiekopbehoezels heeft het gemiddelde vermogen een grotere invloed dan de herhalingfrequentie; voor oliepompbehoezels wordt de reinigingsprestaties voornamelijk bepaald door het gemiddelde vermogen, gevolgd door het aantal reinigingen en de scansnelheid. Door optimalisatie van parametercombinaties via orthogonale experimenten kan een verontreinigingsverwijdering van bijna 100% worden bereikt en een oppervlaktezuurstofgehalte dat dicht bij nul ligt, waarmee een stevige basis wordt gelegd voor latere hermanufacturageprocessen. Daarnaast moet de energiedichtheid van gepulseerde lasers strikt worden geregeld tussen de reinigingssdrempel en de beschadigingssdrempel. De reinigingssdrempel van torsiekopbehoezels bedraagt bijvoorbeeld 5,10 J/cm², en de beschadigingssdrempel is 40,56 J/cm². Het nauwkeurig beheersen van dit energiebereik is cruciaal voor veilige en efficiënte reiniging.

Het kernmechanisme van gepulste laserreiniging berust op de interactie tussen lasers en materialen, met meervoudige kenmerken afhankelijk van de energiedichtheid. Wanneer de energiedichtheid tussen 4,59-5,10 J/cm² ligt, veroorzaakt de laserenergie lichte verschuiving op het oppervlak van de verontreiniging, waardoor dit gladder wordt. Naarmate de energiedichtheid toeneemt tot 5,10-15,59 J/cm², interfereren de laserstralen met het oppervlak en ontstaan er rimpelstructuren, wat leidt tot niet-platte smelting. Wanneer de energiedichtheid boven 15,59 J/cm² komt, ondergaan verontreinigingen opeenvolgende faseovergangen van smelten naar verdampen, vergezeld door thermische ablatie. Plasma ontstaat wanneer de energiedichtheid 25,5 J/cm² bereikt, wat het reinigingseffect verder versterkt. Wanneer de energiedichtheid zo hoog is als 50,95 J/cm², treedt een fase-explosie op, waardoor verontreinigingen krachtig worden verwijderd.

Bij het reinigen van auto-onderdelen kan dit mechanisme zich nauwkeurig aanpassen aan verschillende vervuilingseigenschappen: voor roestverwijderende coatings zijn smelten en verdampen bij lagere energiedichtheden voldoende voor verwijdering; voor dikkere oxidelagen leidt verhoging van de energiedichtheid tot gebruik van fase-explosie en plasma-effecten voor grondige reiniging. Het gehele proces laat geen resterende vervuiling of secundaire verontreiniging achter, wat perfect aansluit bij het ontwikkelingsconcept van groene herfabricage.

Momenteel is gepulste laserreiniging praktisch toegepast bij de herverwerking van auto-transmissiedelen. Onderdelen die zijn gereinigd met geoptimaliseerde processen, hebben een vlakke oppervlaktemicrotopografie en een aanzienlijk verlaagd zuurstofgehalte aan het oppervlak, waardoor ze volledig voldoen aan de eisen voor herverwerking. Door technologische evolutie ontwikkelt gepulseerde laserreinigingsapparatuur zich richting portabiliteit en automatisering, en kan worden gekoppeld aan industriële robots om uitgebreide en efficiënte reiniging van onderdelen te realiseren, afgestemd op de behoeften van massaproductie.

In de toekomst zal, met de diepe integratie van numerieke simulatietechnologie en experimenteel onderzoek, het pulserende laserreinigen een nauwkeurigere parameterbeheersing mogelijk maken, en zullen steeds meer gepersonaliseerde procesplannen voor verschillende materialen en verontreinigingen ontstaan. Ondertussen zal de geleidelijke daling van apparatuurkosten en operationele drempels de verspreiding ervan in meer scenario's voor het opnieuw vervaardigen van auto-onderdelen bevorderen, wat duurzame impuls geeft aan de groene en circulaire ontwikkeling van de automobielindustrie.