Aplicarea eliminării ruginii cu laser în întreținerea transportului feroviar în comun

I. Introducere

Echipamentele de transport feroviar în trafic urban — inclusiv sistemele de metrou, trenurile înalt-viteză, trenurile ușoare, tramvaiele și locomotivele — funcționează în medii complexe. Componentele metalice sunt frecvent expuse la ploaie, umiditate, praf și condiții de spray salin, ceea ce duce la coroziune și oxidare superficială. Ruginirea nu afectează doar aspectul vehiculelor feroviare, ci reduce și rezistența materialelor, crește pierderile prin frecare, generează riscuri de siguranță și ridică costurile de întreținere.

Metodele tradiționale de îndepărtare a ruginii, cum ar fi rectificarea, sablarea și decaparea chimică, se bazează pe consumabile, muncă manuală sau agenți chimici și provoacă adesea poluare mediului, riscuri de siguranță și precizie insuficientă. Cu maturizarea tehnologiei de curățare cu laser, eliminarea ruginii prin laser a demonstrat avantaje semnificative și este adoptată în mod tot mai frecvent în întreținerea transportului feroviar în trafic urban.

II. Principiul de funcționare al eliminării ruginii prin laser

Eliminarea ruginii cu laser utilizează un fascicul laser de înaltă densitate energetică care iradiază suprafața metalică. Stratul de rugină, stratul de oxid sau stratul de acoperire absorb energia laser, determinând vaporizarea instantanee, șocul termic sau ablația fotochimică, ceea ce elimină stratul contaminant de pe substrat. În schimb, substratul metalic reflectă cea mai mare parte a energiei laser și este, prin urmare, afectat minim.

Tipurile obișnuite de echipamente includ:

Sisteme de curățare cu laser pulsator — control termic precis, potrivite pentru componente de valoare ridicată sau de precizie

Sisteme de curățare cu laser în regim continuu (CW) — productivitate mai mare, potrivite pentru tratamente pe suprafețe mari

III. Scenarii tipice de aplicație în întreținerea transportului feroviar

Eliminarea ruginii cu laser este aplicată în următoarele scenarii de întreținere:

1. Tratarea suprafeței exterioare a materialului rulant

Carcasele din oțel ale vagoanelor și învelișurile exterioare, expuse condițiilor de mediu, tind să se corodeze în timp. Curățarea cu laser este utilizată înainte de reproiectare sau recondiționare, oferind:

Protecția integrității substratului

Aderență îmbunătățită a stratului de acoperire

Absența completă a contaminării cu praf abraziv

2. Componente ale boghiurilor și ale sistemului de rulare

Componentele critice, cum ar fi boghiurile, cadrele, traverselor de frână și capacele axiale ale cutiilor de lagăre, sunt sensibile la deteriorarea suprafeței. Rectificarea mecanică poate provoca microscrânturi, în timp ce curățarea cu laser este potrivită pentru:

Eliminarea localizată a ruginei

Eliminarea uleiului și a acoperirilor

Prelucrarea preliminară a suprafeței în vederea inspecției

3. Întreținerea șinelor și a elementelor de fixare

Șinele și sistemele de fixare suferă coroziune în tunele, pe linii costiere și în medii umede. Curățarea cu laser poate fi aplicată pentru:

Cleme și buloane pentru șine

Suprafețe de contact

Pregătirea suprafeței înainte de sudură

4. Sudură și tratament al contactului electric

Coroziunea afectează calitatea sudurii și conductivitatea electrică la interfețele critice, cum ar fi:

Îmbinările prin sudură ale șinelor

Interfețele de contact pentru tracțiune

Terminale și conectori electrici

Curățarea cu laser este potrivită pentru eliminarea oxidului înainte de sudură, aplicarea de straturi protectoare sau inspecția conductivității.

IV. Avantaje față de procesele tradiționale

Comparativ cu sablarea, rectificarea mecanică și decaparea chimică, eliminarea ruginii cu laser oferă următoarele avantaje:

(1) Niciun deteriorare a substratului

Curățarea cu laser se bazează pe absorbția selectivă, menținând geometria suprafeței, ceea ce o face potrivită pentru componente de precizie.

(2) Fără consumabile și fără poluare chimică

Funcționarea necesită doar energie electrică, conform standardelor de mediu și de reducere a emisiilor din industria feroviară.

(3) Compatibilitate ridicată cu automatizarea

Sistemele laser pot fi integrate cu:

Roboți Industriali

Linii automate de inspecție

Sisteme de management al întreținerii (MES)

pentru a îmbunătăți consistența și debitul.

(4) Aplicabilă structurilor complexe și localizate

Potrivit pentru tratamentul:

Cavitații profunde

Groove-uri

Suprafețe neplane

care sunt dificil de curățat prin metode chimice sau mecanice.

(5) Reducerea costurilor de refacere

Suprafețele curate și uniforme îmbunătățesc performanța stratului de acoperire și protecția împotriva coroziunii, prelungind intervalele de întreținere și reducând costurile pe durata de viață.

V. Provocări și tendințe de dezvoltare

În ciuda avantajelor sale, rămân încă mai multe provocări:

1. Investiție inițială mai mare

Sistemele laser sunt mai costisitoare decât mășinile de rectificat sau sistemele de sablare, deși costurile operaționale pe termen lung sunt mai mici.

2. Limitări ale eficienței la suprafețe mari

Îndepărtarea ruginii de la întreaga carcasă necesită:

Configurații laser CW de mare putere

Optimizarea planificării traseului cu ajutorul robotului

3. Înveţi să te gândeşti. Cerințe de formare a operatorilor

Echipamentele cu laser necesită o pregătire standardizată în materie de siguranță și de funcționare.

Tendințele viitoare de dezvoltare includ:

Soluții de curățare continuă de mare putere

Recunoașterea suprafeței bazată pe viziunea mașinii

Roboți automatizați de curățare pentru depozitele

Controlul de fascicul adaptiv și identificarea suprafeței

Vi. concluzia

Eliminarea ruginii cu laser este o tehnologie curată, eficientă și controlabilă de tratament al suprafețelor, care devine un instrument important în întreținerea transportului feroviar. Aceasta abordează preocupările legate de mediu și siguranță, în același timp îmbunătățind precizia, reducând efortul manual și prelungind intervalele de întreținere. Cu scăderea costurilor echipamentelor și creșterea gradului de automatizare, curățarea cu laser este prevăzută să obțină o implementare mai largă în sectorul transportului feroviar, având un potențial de piață ridicat și o valoare inginerescă semnificativă.