CN104368564A - 轮胎模具的激光清洗方法 - Google Patents

Abstract

轮胎模具的激光清洗方法。本发明的目的是安全环保高效地解决轮胎模具的清洗工作。本发明所采用的技术方案是采用激光清洗法，利用模具表面与附着物对某一波长激光能量，具有差别很大的吸收系数。辐射到模具表面的激光能量，大部分被模具表面附着物所吸收，附着物受热或气化蒸发、或瞬间膨胀，并被表面形成的汽流带动，脱离模具表面。模具表面不受损伤。

Description

轮胎模具的激光清洗方法

技术领域

本发明属于轮胎模具清洗技术领域的一种激光清洗方法。

背景技术

1.轮胎硫化需要用到模具，它在使用过程中不可避免地要受到橡胶、配合剂以及脱模剂的综合沉积污染(主要污染物是硫化物、无机氧化物、硅油及炭黑等)，长期使用会造成模具污染、结垢，影响轮胎质量。所以，必须经常性地清洗模具以确保其表面的洁净度，从而保证轮胎的质量以及模具的寿命。

2.现有工业上用于轮胎模具清洗有以下方法：

(1)干冰清洗法：将液态二氧化碳通过干冰制备机制做成干冰球状颗粒，然后高速喷射到模具面，通过冲击以及温度变化达到清除附着物的目的。

此方法的缺点是存在噪音污染，可达100dBA，工作强度高，工作面局部会产生较高浓度的二氧化碳，还需佩戴防护服。

(2)机械清洗法

采用手工的砂布或钢丝物理研磨及干式喷砂，根据需要可以选用不同的组合清洗。机械清洗法是一项成熟的技术，被轮胎行业广泛采用。该法具有简单易行，对设备、工具要求不高等优点，但也有无法克服的缺陷，会对模具造成机械损伤，缩短模具寿命。喷砂处理容易堵塞模具的排气孔，喷砂后疏通排气孔的工作量很大。必须拆装模具，劳动强度高，清洗周期长。

(3)湿法化学清洗法，它利用有机清洗剂，通过喷、淋或高频振动及化学反应除去模具表面附着物。

以上清洗方法在我国清洗市场中广泛使用，但在环境保护和高精度要求下其应用受到很大的限制。化学清洗方法容易导致环境污染，获得的清洁度有限，特别是当附着物成分复杂时，必须选用多种清洗剂反复清洗才可能满足表面清洁度的要求。超声波清洗法清洗槽的尺寸限制了模具的范围和复杂程度，而且清洗后对模具的干燥处理非常困难，干冰清洗法同样存在噪音污染和劳动强度高的缺点。

与传统清洗方法相比，激光清洗方法具有一些特有的优点：

(1)不需要清洁液或其它化学溶液，它清除的废料基本上都是固体粉末，体积小，易于存放，对环境基本上不造成污染，是一种“绿色”清洗工艺，且清洁度远远高于上述传统的清洗方法；

(2)清除附着物的范围和适用的基材范围十分广泛；通过调控激光工艺参数，激光清洗还可以选择性地清洗材料表面的附着物，不损伤材料的内部组成和结构，使表面复旧如新；

(3)激光清洗是一种非接触清洗，可以通过光导纤维传输，与机器人或者机械手联合，能清洗传统方法不易达到的部位。激光清洗有高的适应性和柔性，可以方便地实现自动化操作。

(4)激光去污设备可以长期稳定使用，一般只需要电费和维护费用，运行成本低，而且可以方便地实现自动化操作。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种轮胎模具激光清洗方法，使附着物发生瞬间蒸发，膨胀脱离模具表面，从而达到洁净化的目的，实现“绿色”清洗，对环境基本上不造成污染，并且快速高效，洁净度更高。

本发明所采用的技术方案是采用激光清洗法。激光的特点是具有高方向性，单色性，高相干性和高亮度。通过透镜的聚焦，可以把能量集中到一个很小的空间范围和时间范围内。在激光清洗处理中，主要利用了激光的以下特性：1、激光可以实现能量在时间和空间上的高度集中，聚焦的激光束使附着物瞬间蒸发、气化或分解。2、激光束的发散角小，方向性好，通过聚光系统可以使激光束聚集成不同直径的光斑。在激光能量相同的条件下，控制不同直径的激光束光斑可以调整激光的能量密度，使附着物受热膨胀。当附着物的膨胀力大于附着物对基体的吸附力时，附着物便会脱离基体的表面。3、激光光束可以通过在固体表面产生超声波，产生力学共振，使附着物破碎脱落。本发明正是利用了上述激光的特性从而达到清洗的目的。根据被清洗模具表面材质与被清除附着物的光学特性，本发明是利用模具表面(也称为母体)与附着物对某一波长激光能量的吸收系数具有很大的差别。辐射到表面的激光能量大部分被附着物所吸收，从而受热或气化蒸发，或瞬间膨胀，并被形成的气流带动，脱离模具表面，达到清洗目的。而模具表面由于对该波长的激光吸收能量极小，不会受到损伤。

本发明的有益效果是，与干冰清洗方法相比，激光清洗不会损耗模具寿命，操作简便，无噪音污染；与机械清洗如喷砂法，激光清洗不需拆卸模具，不会对模具造成机械损伤，不损耗模具寿命，劳动强度低，清洗周期短。

附图说明

附图为橡胶轮胎模具激光清洗方法流程图。

具体实施方案

根据附图，本发明的轮胎模具激光清洗方法，包括如下步骤：

1.模具准备，确定待清洗模具材质，一般轮胎模具材质包括碳钢，铝。

2.根据模具材质设定激光能量密度，能量密度的设定值应该满足小于达到模具表面的损伤阈值的能量密度值，并且略大于附着物的损伤阈值的能量密度值。

3.采用上述激光能量密度值，激发激光，扫描式辐射模具表面。附着物吸收激光能量，发生瞬间膨胀或者蒸发，这些作用的合力大于模具对附着物的吸附力，使附着物脱离。

4.激光清洗后可采用风管吹扫模具表面。

清洗完成后模具可马上用于正常生产。

Claims (3)

1.轮胎模具的激光清洗方法，其特征在于，所述方法至少包含下列步骤：

(1)根据模具材质和污垢的损伤阈值设定激光系统激光能量密度，能量密度的设定值小于模具材质损伤阈值的能量密度值，且大于模具表面附着污垢损伤阈值的能量密度值。

(2)采用步骤(1)中设定的激光能量密度值，打开激光，扫描式辐射模具表面附着物，附着物被清除。

(3)激光清洗后采用风管吹扫模具。

2.如权利要求1所述的轮胎模具的激光清洗方法，其特征在于，所述模具表面附着物受激光辐射发生瞬间膨胀、蒸发和力学振动综合作用。

3.如权利要求1所述的轮胎模具的激光清洗方法，其特征在于，所述模具表面附着物主要包括硫化物、无机氧化物、硅油及炭黑。