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激光清洗对金属酸洗的替代优势

时间:2022-3-27

酸洗板(Pickling plate)是以优质热轧薄板为原料,经酸洗机组去除氧化层,切边,精整后,表面质量和使用要求(主要是冷弯成型或冲压性能)介于热轧板和冷轧板之间的中间产品,在保证表面质量使用要求的前提下,使用户有效降低采购成本。

激光清洗对金属酸洗的替代优势

酸洗板的优势主要在于:

1. 表面质量好,由于热轧酸洗板去除了表面氧化铁皮,提高了钢材的表面质量,便于焊接、涂油和上漆。
2.尺寸精度高,平整后,可使板型发生一定变化,从而减少不平度的偏差。
3.提高了表面光洁度 ,增强了外观效果。

可以说,酸洗板是介于冷轧板和热轧板之间的一种性价比很高的产品。在汽车行业、机械行业、轻工家电和各种形状的冲压件中都有广泛的应用,如大梁、副梁、轮辋、轮辐、车厢板、风机、化工油桶、焊管、电气柜、栅栏、铁梯等。拥有广阔的市场前景。
下面我们介绍酸洗工艺的技术流程和激光清洗的替代优势。

一、金属酸洗工艺

1. 酸洗原理

金属酸洗是利用酸溶液去除钢铁表面上的氧化皮和锈蚀物的一种表面工艺,通常与预膜一起进行。一般将制件浸入硫酸等的化学剂溶液,以除去金属表面的氧化物等薄膜,是电镀、搪瓷、轧制等工艺的前处理或中间处理。也被称为湿法清洗。

酸洗工艺主要有浸渍酸洗法、喷射酸洗法和酸膏除锈法。
用酸多为硫酸、盐酸、磷酸、硝酸、铬酸、氢氟酸和混合酸等。

2. 工艺流程

金属件上挂→化学除油(常规碱性化学除油或表面活性剂除油) →热水洗→流水洗→第一步酸洗→流水洗→第二步酸洗→流水洗→转入下道工序(如:化学着色→回收→流水洗→硬化处理→流水洗→封闭处理→流水洗→干燥→成品)

激光清洗对金属酸洗的替代优势

3. 常见缺陷

1)氧化铁皮压入:氧化铁皮压入是热轧轧制过程中形成的一种表面缺陷。经酸洗后,往往呈黑色点状、长条状压入,表面粗糙,一般有手感,且零星或密集出现。往往是因为酸洗的加热工艺、除鳞过程、轧制工艺等不完善导致。

2)氧斑(表面山水画):指热卷表面氧化铁皮洗掉后,留下的点状、线状或凹坑状形貌,本质是热轧带钢表面的氧化铁皮未被除净,经随后的轧制被压入基体,在酸洗后凸显出来。对外观有一定影响,但是不影响使用性能。

3)黄斑:局部或整板面出现黄色斑迹,涂油后无法覆盖,影响产品质量外观。主要是因为刚出酸洗槽的带钢表面活性较高,漂洗水未能起到正常冲洗带钢的作用,漂洗槽喷射梁及喷嘴堵塞,角度不对等。

4)欠酸洗:带钢表面有局部氧化铁皮去除不干净、不充分,板面呈灰黑色,鱼鳞或横向水波纹状斑迹。跟酸液的工艺有关系,主要因为酸液浓度不足、温度不高、带钢运行速度太快、带钢浸不到酸液里面等原因。

5)过酸洗:带钢板面往往发暗黑色或棕黑色,呈现块状、片状黑斑或黄斑,板面一般粗糙。原因与欠酸洗相反。

4. 环境污染

生产过程主要污染物为各级水洗过程产生的清洗废水,喷砂过程产生的粉尘,酸洗过程产生的氯化氢酸雾,以及酸洗、漂整、磷化、中和、防锈过程产生的废槽液、废渣、废滤芯,原料空桶和包装废弃物等。主要污染物为氯化氢、pH,SS,COD,BOD₅,氨氮,石油类等。

二、激光清洗工艺

激光清洗对金属酸洗的替代优势

1. 清洗原理:

用激光能量穿透物体表面,100飞秒左右物质中的电子吸收能量震动,在物质表面产生等离子体;7-10皮秒之后电子能量转移到晶格使晶格开始震动,在10皮秒过后物体开始产生宏观温度,被激光照射的局部材料开始升温、熔化、汽化,从而达到清洗的目的。

2. 清洗工艺及效果

激光清洗相对于酸洗法而言工艺流程极简,无需预处理,可以同时进行除油、除氧化层和除锈的清洗工作。只需打开设备出光,然后进行清洗。
激光清洗可达到Sa3级的最高工业清洗等级;对材料表面的硬度、亲疏水性等都几乎没有损伤。比酸洗更加彻底。

激光清洗对金属酸洗的替代优势

三、激光清洗的比较优势

1. 工艺流程与操作要求

与酸洗方法多达十几道的工艺流程相比,激光清洗做到了流程的最简化,基本做到了一步到位。极大的缩短了清洗耗时和材物损耗。
酸洗法对操作过程有严格的要求:工件必须彻底除油,才能保证除锈的质量;控制酸洗液浓度,以免酸浓度过高造成工件被腐蚀;按工艺规范控制温度,以免对工件和设备造成腐蚀;酸洗槽逐步沉积污泥,淤塞加热管和其他控制装置,需定期清除;除此之外,需要注意的还有酸洗时间,喷射压力、操作溅射,排风设备等等。
激光清洗在前期设置好参数后可实现傻瓜式操作甚至自动化无人操作。

2. 清洗效果与环境污染

激光清洗除了清洗效果更强之外,还有一个优势就是容错率更大:
酸洗法操作常常会因失误发生氧斑黄斑,发红发黑等情况,废品率高。
水滴激光实验证明,激光清洗即便过饱和清洗也依然有强烈金属光泽,且不产生氢氧根及其他污染物,对下一步焊接等处理方式不会有影响。
激光清洗全程不会有废液废渣等环境污染产生,是最绿色的清洗方式。

激光清洗对金属酸洗的替代优势

3. 单位成本与转化成本

酸洗法需化学剂作为耗材,因此单位成本构成为设备折旧+耗材成本;激光清洗除了购买设备之外并不需要其他耗材。单位成本就是设备折旧;因此清洗规模越大,年限越长,激光清洗的单位成本就越低。
酸洗生产线的构成需要的流程复杂,不同金属材料的酸洗剂配比并不相同,因此转化生产线便需要较大的转化成本,短期内清洗的金属材料单一,无法灵活变动。
激光清洗则不存在转化成本:同一台清洗机切换软件参数后就可以实现前一分钟清洗钢板,下一分钟清洗铝合金的效果。方便企业实行JIT柔性生产。

4. 国家政策与环评审核

随着这两年中国对“碳达峰、碳中和”政策的相关文件出台,对制造业结构转型升级的要求越来越严格,对环境保护方面日益看重。酸洗生产线的环评报告也日益严格,相关企业的利润率越来越薄。反过来对高新技术的扶持力度加大。总体环境来看,更利好激光清洗。

酸洗板在我国制造业生产中有着广泛而深入的应用,对我国的工业支撑起着积极的作用。但随着我国的制造业升级,产能优化和结构调整也在慢慢进行着。
也许在下个十年,酸洗板会有新的名字——激洗板

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