Oksidin poisto laserilla tarkoittaa metallin pinnalle muodostuneen happikerroksen, kuten valssihilseen, hapettuman tai hitsauksen lämpövärin, irrottamista lasersäteellä ilman happoja, hiekkaa tai mekaanista hiontaa. Kun teräs on kuumavalssattu tai jätetty ilman alttiiksi, sen pintaan jää kerros, joka estää maalin, pinnoitteen tai hitsin tarttumisen. Tämä kerros on saatava pois ennen seuraavaa työvaihetta, ja perinteiset tavat, kuten happopeittaus tai hiekkapuhallus, tuovat mukanaan jätevettä, kemikaaleja ja pölyä. Laser irrottaa saman kerroksen kosketusvapaasti ja jättää alle puhtaan, pinnoitusvalmiin pinnan.
Tässä artikkelissa käymme läpi, mitä valssihilse on, miksi hapettuma haittaa pinnoitusta ja hitsausta, miten oksidin poisto laserilla vertautuu kemialliseen peittaukseen, ja millaisen pinnan laser jättää maalausta tai pinnoitusta varten.
W2M Industries Oy on vuonna 2017 perustettu suomalainen yritys. Tuotteet valmistetaan Suomessa, ja jokaiseen toimitukseen kuuluu käyttökoulutus ja perehdytys. Lue tarkemmin laserpuhdistuksesta, jos tekniikka on sinulle uusi.
Mikä on valssihilse?
Valssihilse on teräksen pintaan kuumavalssauksen aikana muodostuva rautaoksidikerros. Kun teräs kuumennetaan yli 570 °C:n lämpötilaan valssauksessa, raudan pintaan syntyy kerroksittainen oksidi, joka koostuu pääosin wüstiitistä, magnetiitista ja hematiitista. Hilse on tiukasti kiinni mutta sähkökemiallisesti jalompaa kuin alla oleva teräs. Tästä syystä valssihilse on poistettava ennen maalausta tai pinnoitusta.
Valssihilse (englanniksi mill scale) näkyy kuumavalssatussa teräksessä tyypillisesti sinertävän harmaana, hieman kiiltävänä kerroksena. Se ei ole pelkkä lika pinnalla, vaan kemiallisesti sitoutunut oksidikerros, jonka paksuus on yleensä joitakin kymmeniä mikrometrejä. Ongelmana on se, että hilse hilseilee aikanaan irti itsestään, ja jos sen päälle on maalattu, maali irtoaa hilseen mukana. Lisäksi hilse muodostaa teräksen kanssa galvaanisen parin, joka kiihdyttää korroosiota juuri niissä kohdissa, joissa hilse on jo osittain rikkoutunut.
Valssihilseen poisto on siksi teollisen pinnankäsittelyn perustyö. Pinnan esikäsittelyn vaatimukset on määritelty standardissa SFS-EN ISO 8501-1, joka kuvaa teräspinnan ruostumis- ja esikäsittelyasteet (esimerkiksi Sa-puhallusasteet). Standardi ei ota kantaa siihen, millä menetelmällä pinta puhdistetaan, vaan siihen, kuinka puhdas lopputuloksen on oltava ennen pinnoitusta. Laserpuhdistus on yksi tapa saavuttaa vaadittu puhtausaste, hiekkapuhalluksen ja peittauksen rinnalla.
Hapettuman synty ja haitat
Hapettuma syntyy aina, kun metalli on alttiina hapelle. Valssihilse muodostuu valssauksen kuumuudessa, mutta oksidikerros kasvaa myös tavallisessa lämpötilassa: rakenneteräkseen kertyy lentoruostetta, ruostumattomaan teräkseen lämpöväriä hitsauksen jäljiltä, ja alumiiniin tiukka oksidikalvo heti pinnan paljastuttua. Kaikki nämä ovat oksidia eri muodoissa ja eri paksuisina, ja kaikki ne haittaavat seuraavaa työvaihetta samalla tavalla: ne tulevat maalin, pinnoitteen tai hitsin ja puhtaan perusmetallin väliin.
Hapettuman haitat näkyvät kolmessa kohdassa. Ensiksi tartunnassa: maali ja pinnoite tarttuvat puhtaaseen metalliin, eivät oksidiin, joten jos hilse tai hapettuma jää pinnoitteen alle, pinnoite irtoaa ennen pitkää oksidikerroksen mukana, mikä ei kerro pinnoitteen laadusta vaan esikäsittelyn puutteesta. Toiseksi korroosiossa: monet oksidit muodostavat perusmetallin kanssa galvaanisen parin, joka kiihdyttää ruostumista hilseen rikkoutumiskohdissa. Kolmanneksi hitsauslaadussa: oksidi- ja epäpuhtauskerros saumassa aiheuttaa huokoisuutta ja kiinnipalamisvirheitä, joten hitsaussauma on puhdistettava sekä ennen hitsausta että sen jälkeen.
Ruostumattoman teräksen hitsauksen lämpöväri ansaitsee oman maininnan. Hitsin viereen jäävä sinertävä tai kellertävä alue on ohut oksidikerros, joka heikentää ruostumattoman teräksen korroosionkestoa juuri siinä kohdassa, jossa terästä on kuumennettu, ja tämä kerros on poistettava, jotta passiivikalvo pääsee muodostumaan uudelleen. Oksidin poisto laserilla soveltuu tähän erityisen hyvin, koska tehoa ja pulssia voidaan säätää niin, että ohut lämpöväri irtoaa mutta itse ruostumaton teräs ei vahingoitu. Sama laite hoitaa sekä saumojen esikäsittelyn että jälkikäsittelyn, mistä kerromme tarkemmin artikkelissa laserpuhdistus ennen hitsausta.
Hapettuman määrä ja laatu vaihtelevat kohteen mukaan, ja juuri tämä ratkaisee, miten hapettuman puhdistus kannattaa tehdä. Ohut lentoruoste tai hieno lämpöväri lähtee kevyillä asetuksilla, kun taas paksu, hilseilevä valssihilse vaatii enemmän energiaa tai useamman yliajon. Myös pohjametalli vaikuttaa: teräs, ruostumaton teräs ja alumiini reagoivat laseriin eri tavalla. Tästä syystä kohteen tunteminen on tärkeämpää kuin pelkkä laitteen wattiluku.
Laser vs. peittaus
Oksidin ja valssihilseen voi poistaa monella tavalla. Yleisimmät vaihtoehdot ovat laserpuhdistus, kemiallinen peittaus (peittaus eli petsaus) ja mekaaninen puhdistus (hiekkapuhallus tai hionta). Ratkaiseva ero teollisessa pinnankäsittelyssä on se, mitä menetelmä jättää jälkeensä: laser ei tuota happoja eikä jätevettä, kun taas peittaus perustuu happoihin ja niiden hallittuun käsittelyyn. Alla on vertailu kolmesta menetelmästä. Vertailu antaa yleiskuvan, sillä tarkat luvut riippuvat kohteesta ja vaaditusta puhtausasteesta.
| Vertailukohta | Laserpuhdistus | Kemiallinen peittaus (petsaus) | Mekaaninen (hiekkapuhallus / hionta) |
|---|---|---|---|
| Kemikaalit | Ei kemikaaleja | Hapot (esim. typpi- ja fluorivetyhappo) | Ei kemikaaleja, mutta raetta/pölyä |
| Jätevesi ja jäte | Ei jätevettä, vähän kiinteää pölyä | Happopitoinen jätevesi ja neutralointi | Hiekka- ja oksidipöly, raejäte |
| Pintatarkkuus | Korkea, kohdistettavissa kaistale kerrallaan | Koko upotettava/käsiteltävä alue | Karkea, koko pinta kerralla |
| Pohjamateriaali | Säilyy, ei mekaanista kulumista | Voi syövyttää, vaatii huuhtelun | Voi karhentaa ja ohentaa pintaa |
| Jälkikäsittely | Ei huuhtelua, pinta usein heti pinnoitusvalmis | Huuhtelu, neutralointi, kuivaus | Pölyn ja rakeen poisto, kuivaus |
| Ympäristö ja luvat | Ei kemikaalipäästöjä, ei vettä | Kemikaaliturvallisuus ja luvat (Tukes) | Pölyävä, kohdepoisto tarpeen |
| Soveltuvuus | Tarkka, paikallinen, herkät pinnat | Suuret erät, monimutkaiset muodot upottamalla | Suuret karkeat pinnat |
Oksidin poisto laserilla on kosketusvapaa, kemikaaliton ja kuluvista aineista vapaa. Juuri tämä erottaa sen kemiallisesta peittauksesta, jossa hapot, huuhtelu ja jäteveden käsittely ovat osa prosessia.
Peittauksen vahvuus on suurten ja muodoltaan monimutkaisten kappaleiden käsittely upottamalla: koko kappale puhdistuu kerralla, myös sisäpinnat ja kolot, joihin laseria tai puhallusrakeita on vaikea kohdistaa. Tämä on aito etu joissakin kohteissa, eikä laser korvaa peittausta kaikkialla. Peittauksen kääntöpuoli on kuitenkin kemikaalien hallinta. Happopeittauksessa käytetään väkeviä happoja, jotka vaativat asianmukaisen suojauksen, ilmanvaihdon ja jäteveden käsittelyn. Aiheesta löytyy ohjeita Työsuojeluhallinnon sivuilta ja kemikaaliturvallisuuden osalta Tukesilta. Käytetty happo ja huuhteluvesi ovat ongelmajätettä, jonka neutralointi ja hävitys ovat oma kulunsa ja oma lupavaatimuksensa.
Laserpuhdistuksen vahvuus on juuri tässä: prosessissa ei synny happopitoista jätevettä eikä kemikaalijätettä, ja pinnasta irtoava oksidi poistetaan kiinteänä hiukkasena kohdepoistolla sen sijaan että se liuotettaisiin. Menetelmä on lisäksi paikallinen ja tarkka, joten voit puhdistaa pelkän hitsaussauman vierustan tai yhden levyn pinnan koskematta muuhun kappaleeseen. Laser sopii siksi erityisen hyvin kohteisiin, joissa kappaletta ei voi tai kannata upottaa happoaltaaseen, joissa halutaan välttää kemikaalien käsittely kokonaan, tai joissa pohjamateriaalin paksuus ja muoto on säilytettävä tarkasti.
Kokonaiskustannusta kannattaa katsoa työvaihetta laajemmin. Peittauksessa hapot ja huuhteluvesi ovat toistuva ostoerä ja jäte, ja jäteveden käsittely on jatkuva kulu, kun taas hiekkapuhalluksessa rae kuluu ja syntyvä pöly on aina lajiteltava uudelleen. Laserpuhdistimessa ei sen sijaan ole kuluvia aineita lainkaan: kun laite on hankittu tai vuokrattu, jokainen puhdistettu kappale ei lisää materiaalikustannusta eikä tuota uutta ongelmajätettä. Pidemmällä aikavälillä tämä muuttaa laskelmaa erityisesti konepajoissa, joissa oksidin ja valssihilseen poistoa tehdään säännöllisesti.
Pinta valmiiksi pinnoitusta varten
Pinnankäsittelyn tavoite ei ole pelkkä puhdas pinta, vaan pinta, johon seuraava työvaihe, olipa se maali, pinnoite tai hitsi, tarttuu kestävästi. Tässä laserpuhdistus tuottaa kaksi käytännön etua: pinta on heti valmis ilman huuhtelua ja kuivausta, ja puhdistusaste on toistettava kaistale kerrallaan.
Kun laser on irrottanut valssihilseen tai hapettuman, pinnalle ei jää liuotinjäämää, happoa eikä hiekkaa, joten pintaa ei tarvitse huuhdella ja kuivata ennen pinnoitusta niin kuin peittauksen jälkeen. Maalin tai pinnoitteen tartunta riippuu kahdesta tekijästä, pinnan puhtaudesta ja sen profiilista eli karheudesta, ja laserilla molempia voidaan hallita säätämällä tehoa, pulssityyppiä ja pyyhkäisynopeutta: kevyt asetus jättää sileämmän pinnan, kun taas voimakkaampi asetus tuottaa hieman karheamman profiilin, joka voi parantaa tartuntaa joissakin pinnoitteissa. Tarkat asetukset riippuvat kuitenkin pinnoitejärjestelmästä ja kohteesta, joten tässä kannattaa pyytää arvio kohteen ja pinnoitevaatimuksen perusteella.
Toistettavuus on pinnoituksen kannalta yhtä tärkeää kuin puhtaus. Koska laserin asetukset, kuten teho, nopeus ja pulssi, ovat numeroita, sama puhdistustulos voidaan tehdä kappaleesta toiseen samoilla arvoilla. Tämä on etu erityisesti silloin, kun pinnoitusvaatimus on dokumentoitava tai kun puhtausaste on täytettävä standardin mukaan. Pinnan esikäsittelyaste arvioidaan visuaalisesti standardia SFS-EN ISO 8501-1 vasten, ja menetelmästä riippumatta tavoite on sama: oksidi, hilse ja epäpuhtaudet pois ennen pinnoitusta.
Pinnoituksen jälkeen on hyvä muistaa, että puhdistettu metalli alkaa hapettua uudelleen heti, kun se on ilman alttiina, ja erityisesti paljas teräs ruostuu nopeasti kosteassa. Siksi pinnoitus tai maalaus kannattaa tehdä mahdollisimman pian puhdistuksen jälkeen, ennen kuin uusi lentoruoste ehtii muodostua. Laserin etu tässä on, että puhdistuksen voi tehdä kohteen luona ja juuri ennen pinnoitusta ilman erillistä happoallasta tai puhalluskaappia. Työn voi tehdä yksi henkilö, hiljaisesti ja kuivana.
Menetelmänä oksidin poisto laserilla on kosketusvapaa, ei käytä nesteitä tai kaasuja eikä sisällä kuluvia aineita. Se ei ole kuumatyötä samalla tavalla kuin hitsaus, sen voi tehdä yksi henkilö, ja se on hiljaista verrattuna hiekkapuhallukseen. Laser on kuitenkin korkeaenerginen, säädelty teknologia, joten työ tehdään aina laserin suojalasit ja hengityssuojain päällä ja työohjeen mukaan. Siksi käyttökoulutus ja perehdytys kuuluvat jokaiseen W2M-toimitukseen.
Pyydä tarjous tai vuokraa laite kokeiluun
W2M Laser on W2M Industries Oy:n tuotemerkki. Tuotteet valmistetaan Suomessa, ja jokaiseen toimitukseen kuuluu käyttökoulutus, perehdytys ja takuu: 24 kuukautta W2MCF- ja W2MCW-laitteilla, 12 kuukautta mini-puhdistimilla. Mini-laserpuhdistimet alkavat 5 500 eurosta (ALV 0 %); liikuteltavat W2MCF-mallit ja raskaat W2MCW-mallit ovat tästä ylöspäin tehon mukaan.
Et ole varma, sopiiko laser juuri sinun oksidin- tai valssihilseen poistoosi? Vuokraa laite projektiksi ja testaa se omassa kohteessasi ennen ostopäätöstä. Vuokraukseen kuuluu tuote- ja turvallisuuskoulutus, joka on viikkovuokran yhteydessä veloitukseton. Kerro meille, mitä metallia käsittelet, kuinka paksu hapettuma on kyseessä ja mikä on pinnoitusvaatimus, niin suosittelemme oikean mallin ja teholuokan. Tutustu myös laitevuokraukseen.
Ota yhteyttä: Juhani Tamminen (yrittäjä | laser myynti, tekninen asiantuntija), 040 709 4605, [email protected].
W2M Industries Oy, Koivulehdontie 2, 01510 Vantaa.
Usein kysytyt kysymykset
Mitä on oksidin poisto laserilla?
Se tarkoittaa metallin pinnalle muodostuneen happikerroksen, kuten valssihilseen, hapettuman tai hitsauksen lämpövärin, irrottamista lyhyillä laserpulsseilla. Menetelmä on kosketusvapaa, ei käytä kemikaaleja eikä jätä jätevettä, ja se jättää alle puhtaan perusmetallin pinnoitusta tai hitsausta varten.
Mikä on valssihilse ja miksi se pitää poistaa?
Valssihilse (mill scale) on teräksen pintaan kuumavalssauksessa syntyvä rautaoksidikerros. Se on poistettava, koska maali ja pinnoite eivät tartu oksidiin vaan puhtaaseen metalliin. Lisäksi hilse hilseilee aikanaan irti ja muodostaa teräksen kanssa galvaanisen parin, joka kiihdyttää korroosiota.
Miten oksidin poisto laserilla eroaa kemiallisesta peittauksesta?
Peittaus perustuu happoihin, jotka liuottavat oksidin; se vaatii huuhtelun, neutraloinnin ja jäteveden käsittelyn. Laser irrottaa saman kerroksen kosketusvapaasti ilman happoja ja jätevettä, kiinteänä hiukkasena kohdepoistolla. Peittaus sopii suurten erien upottamiseen, laser tarkkaan ja paikalliseen puhdistukseen.
Vahingoittaako laser pohjametallia oksidia poistettaessa?
Ei, kun laser on oikein säädetty. Oksidi ja puhdas metalli reagoivat laseriin eri tavalla, joten hyvin asetettu laser irrottaa hapettuman mutta säilyttää pohjamateriaalin. Tehoa ja pulssia säätämällä myös ohut lämpöväri saadaan pois ilman, että ruostumaton teräs tai ohut levy vahingoittuu.
Sopiiko laser ruostumattoman teräksen hitsauksen lämpövärin poistoon?
Kyllä. Hitsin viereen jäävä sininen tai keltainen lämpöväri on ohut oksidikerros, joka heikentää korroosionkestoa. Laser poistaa sen säädettävästi niin, että passiivikalvo pääsee muodostumaan uudelleen. Sama laite hoitaa sekä saumojen esikäsittelyn että jälkikäsittelyn.
Onko pinta heti valmis maalattavaksi laserpuhdistuksen jälkeen?
Yleensä kyllä. Laser ei jätä happoa, liuotinjäämää eikä hiekkaa, joten pintaa ei tarvitse huuhdella ja kuivata. Puhdistettu metalli kuitenkin hapettuu uudelleen ilman alttiina, joten pinnoitus tai maalaus kannattaa tehdä mahdollisimman pian puhdistuksen jälkeen.
Mille metalleille oksidin ja hapettuman poisto laserilla sopii?
Laser sopii teräkselle, valuraudalle, ruostumattomalle teräkselle ja alumiinille. Sitä käytetään valssihilseen, lentoruosteen, lämpövärin ja muun oksidin poistoon sekä pinnan esikäsittelyyn ennen hitsausta, maalausta tai pinnoitusta. Kuvaile kohde, niin arvioimme soveltuvuuden.
Kannattaako oma laite ostaa vai vuokrata oksidin poistoon?
Jos oksidin ja valssihilseen poisto on jatkuvaa, oma laite maksaa itsensä takaisin, koska kuluvia aineita ei ole. Kertaluontoiseen tai kausittaiseen tarpeeseen vuokraus on järkevin. Suosittelemme vuokraamaan laitteen ensin ja testaamaan omassa kohteessa ennen ostoa.