在橡膠和聚合物注塑行業(yè)的眾多客戶的要求下，瑞普（Rep）與激光專業(yè)合作伙伴拉塞萊克（Laselec）合作開(kāi)發(fā)了一種稱為MLC 500的激光技術(shù)機(jī)器，專門用于工業(yè)零件和注射及壓縮模具的清洗。
模具的清洗在過(guò)去習(xí)慣采用其他幾種方法，包括超聲波清洗、噴射清洗和便攜式激光清洗，各有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)。
超聲波清洗是清洗設(shè)備最廣泛使用的方法，因?yàn)樵摴に囈苑乔致孕缘姆绞饺コ幌胍牟牧?。然而，此法費(fèi)用非常高且污染大。它需要使用化學(xué)添加劑(抗油脂劑、濃縮洗滌劑、抗腐蝕劑、脫氧劑等)。這種方法給工人健康和環(huán)境帶來(lái)了風(fēng)險(xiǎn)，使該方法相當(dāng)昂貴。
使用超聲波清洗也會(huì)對(duì)客戶的生產(chǎn)造成負(fù)面影響，因?yàn)樵摴に嚭臅r(shí)，清洗時(shí)需要拆卸一些模具。此外，這個(gè)過(guò)程僅能用于已冷卻的模具。只有在模具冷卻、清洗、再次加熱后才能重新啟動(dòng)新一輪的生產(chǎn)。
噴射清洗需要使用幾種不同的材料(砂、塑料球、干冰)，這些材料用于噴射到一個(gè)注射模具中以實(shí)現(xiàn)清洗。這個(gè)過(guò)程的初始成本看似很低，但它需要耗費(fèi)大量昂貴且難以儲(chǔ)存的消耗品。
這種技術(shù)操作緩慢，且也與超聲波清洗類似，只適用于冷卻的模具。該設(shè)備是手動(dòng)操作的，使勞動(dòng)力成本昂貴。最新的噴射技術(shù)使用不是磨料的干冰。然而，長(zhǎng)期使用干冰會(huì)導(dǎo)致模具的氧化。這個(gè)過(guò)程也非常嘈雜 (超過(guò)105分貝)，需要使用聽(tīng)覺(jué)保護(hù)裝置。
便攜式激光清洗需要對(duì)操作員實(shí)施人身保護(hù)，同時(shí)也要對(duì)清洗的區(qū)域進(jìn)行保護(hù)。操作員和所有其他接近清洗區(qū)域的人都有風(fēng)險(xiǎn)。該設(shè)備是手動(dòng)操作，導(dǎo)致較高的勞動(dòng)力成本。使用便攜式激光不允許持續(xù)掃描被清洗區(qū)域，且在激光和接觸面間會(huì)有一些區(qū)域遺漏。
激光清洗原理
激光清洗是一種只清理污染物的無(wú)損處理方法，本體物質(zhì)不會(huì)降解。當(dāng)光束撞擊被清洗的材料時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高度壓縮的等離子體，通過(guò)產(chǎn)生沖擊波來(lái)松脫污垢。這個(gè)突然膨脹的體積會(huì)逐出污染物?？焖倜}沖(10 ns)防止發(fā)生熱影響(圖1)。
圖1、激光光束撞擊
激光束由可移動(dòng)的旋轉(zhuǎn)頭和平面鏡提供，允許最大反射1064毫微米。清洗頭沿兩個(gè)軸移動(dòng)。清洗頭可以沿X軸移動(dòng)575毫米和沿Y軸移動(dòng)420毫米。在旋轉(zhuǎn)頭上，光束被重定向到模具(Z軸)?？梢苿?dòng)頭允許激光束在Z軸附近約為15°角范圍到達(dá)模具(圖2)。
圖2、激光旋轉(zhuǎn)頭的原理
激光清洗可以使用不同的清洗方法，具體取決于模具類型和污垢水平。如圖3所示,清洗模式如下:
圖3、不同的清洗方法
● 旋轉(zhuǎn)清洗，光束可在所有方向清潔
● 固定頭清洗，以預(yù)先設(shè)定的方向固定位置清潔
● 沿著軌跡清潔: 清潔頭的方向跟隨軌跡，是槽底部或兩側(cè)理想的精確清洗MLC 500特性包括以下內(nèi)容 (圖4)：
圖4、MLC 500清洗機(jī)的操作原理
● 安全級(jí)1類的激光器在一個(gè)封閉的外殼中，沒(méi)有化學(xué)添加劑，沒(méi)有噴射風(fēng)險(xiǎn)，使其能夠讓操作員安全地接近機(jī)器工作
● 基于DXF文件的激光路徑預(yù)編程(CAD繪圖)
● 12.1英寸控制屏
● 電功率: 20A,電壓/頻率取決于不同國(guó)家與地區(qū)
● 符合CE和FDA標(biāo)準(zhǔn)
● 最大模具尺寸: 690毫米×505毫米×150毫米(L×W×H)/27.16英寸×19.88英寸×5.90英寸
● 最大可用清潔面積: 575毫米×410毫米/22.63英寸×16.14英寸
● 最大模具重量: 180kg/396磅
● 移動(dòng)式機(jī)器，安裝有腳輪
● 冷卻單元選擇
激光清洗實(shí)例
激光清洗可用于清潔模具上的橡膠和氣體污垢，可去除脫模劑污垢，還能去除模具的銹蝕而不破壞模具表面。
要考慮的工藝參數(shù)是清洗方法、激光功率和激光位移速度。在圖5的示例中顯示了產(chǎn)生干凈模具的條件。
金屬/橡膠組合件模具-八腔:
● 模具510×630mm
● 鋼：不銹鋼
● 污垢類型: 橡膠＋脫模劑污垢
● 清洗方法: 旋轉(zhuǎn)清洗
● 激光速度：50毫米/秒
● 激光功率：13W
● 清洗整個(gè)腔板的時(shí)間:11分鐘 (每個(gè)半腔為40秒)
結(jié)論
激光清洗使用MLC 500機(jī)提供快速、安全和生態(tài)友好的解決方案，快速回報(bào)的模具清潔投資，具有以下優(yōu)勢(shì)：
● 降低營(yíng)運(yùn)成本
﹣無(wú)耗材
﹣?zhàn)詣?dòng)循環(huán)，減少人力
● 減少了生產(chǎn)期間的停機(jī)時(shí)間
﹣無(wú)需冷卻和重新加熱模具
﹣允許規(guī)劃一個(gè)更快的周期，只清理一些專用區(qū)域和污垢區(qū)域，并可隨后累積出時(shí)間來(lái)完全清洗模具
● 減少安裝費(fèi)用
﹣無(wú)化學(xué)材料需處理，無(wú)需安全保護(hù)
﹣安靜，因此沒(méi)有必要進(jìn)行防噪音保護(hù)
﹣緊湊、可移動(dòng)、低占地空間要求
上面所示的MLC 500特性表明了目前對(duì)可清洗模具的尺寸和重量的限制?，F(xiàn)正在與Laselec進(jìn)行合作，以克服這些限制，實(shí)現(xiàn)未來(lái)能清洗更大更重的模具。
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