V zadnjih letih je lasersko čiščenje postalo ena od raziskovalnih žarišč na področju industrijske proizvodnje, raziskave zajemajo proces, teorijo, opremo in aplikacije. V industrijskih aplikacijah lahko laserska čistilna tehnologija zanesljivo očisti veliko število različnih površin podlage, čisti predmete, vključno z jeklom, aluminijem, titanom, steklom in kompozitnimi materiali itd., aplikacijske industrije, ki zajemajo vesoljsko, letalsko, ladijski promet, visoke železnica, avtomobilska industrija, plesni, jedrska energija, morje in druga področja.
Tehnologija laserskega čiščenja, ki sega v šestdeseta leta prejšnjega stoletja, ima prednosti dobrega čistilnega učinka, širokega spektra uporabe, visoke natančnosti, brezkontaktnosti in dostopnosti. V industrijski proizvodnji, proizvodnji in vzdrževanju ter na drugih področjih imajo široko paleto možnosti uporabe, pričakuje se, da bodo delno ali v celoti nadomestili tradicionalne metode čiščenja in postali najbolj obetavna zelena tehnologija čiščenja v 21. stoletju.
Metoda laserskega čiščenja
Postopek laserskega čiščenja je zelo zapleten in vključuje različne mehanizme odstranjevanja materiala. Pri metodi laserskega čiščenja lahko postopek čiščenja hkrati obstaja več mehanizmov, kar je mogoče pripisati predvsem interakciji med laserjem in materialom, vključno z ablacija površine materiala, razgradnja, ionizacija, degradacija, taljenje, zgorevanje, uparjanje, vibracije, razprševanje, ekspanzija, krčenje, eksplozija, luščenje, luščenje in druge fizikalne in kemične spremembe. postopek.
Trenutno so tipične metode laserskega čiščenja v glavnem tri: čiščenje z lasersko ablacijo, lasersko čiščenje s tekočim filmom in lasersko čiščenje z udarnimi valovi.
Metoda čiščenja z lasersko ablacijo
Glavni metodološki mehanizmi so toplotna ekspanzija, uparjanje, ablacija in fazna eksplozija. Laser deluje neposredno na material, ki ga je treba odstraniti s površine substrata, okoljski pogoji pa so lahko zrak, redek plin ali vakuum. Pogoji delovanja so preprosti in najpogosteje uporabljeni za odstranjevanje različnih premazov, barv, delcev ali umazanije. Spodnji diagram prikazuje diagram postopka za metodo čiščenja z lasersko ablacijo.
Pri laserskem obsevanju na površini materiala, podlage in čistilnih materialov pride do prve toplotne ekspanzije. S povečanjem časa laserske interakcije s čistilnim materialom, če je temperatura nižja od praga kavitacije čistilnega materiala, se čistilni material samo fizično spreminja, razlika med čistilnim materialom in koeficientom toplotnega raztezanja substrata povzroči pritisk na vmesniku. , upogibanje čistilnega materiala, trganje s površine podlage, razpoke, mehanski zlomi, drobljenje zaradi vibracij itd., se čistilni material odstrani s curkom ali odstrani s površine podlage.
Če je temperatura višja od temperature praga uplinjanja čistilnega materiala, bosta dve situaciji: 1) prag ablacije čistilnega materiala je nižji od substrata; 2) prag ablacije čistilnega materiala je večji od praga podlage.
Ta dva primera čistilnih materialov sta taljenje, kavitacija in ablacija ter druge fizikalno-kemijske spremembe, mehanizem čiščenja je poleg toplotnih učinkov bolj zapleten, lahko pa vključuje tudi čistilne materiale in substrate med prelomom molekularne vezi, razgradnjo ali degradacijo čistilnih materialov, fazo eksplozija, čistilni materiali, uplinjanje, trenutna ionizacija, nastajanje plazme.
(1)Lasersko čiščenje s pomočjo tekočega filma
Mehanizem metode ima predvsem vrelo tekočino, uparjanje in vibracije itd. Za odstranjevanje je mogoče uporabiti potrebo po izbiri ustrezne laserske valovne dolžine, da se nadomesti pomanjkanje udarnega tlaka v procesu čiščenja z lasersko ablacijo. nekatere težje odstraniti čistilni predmet.
Kot je prikazano na spodnji sliki, je tekoči film (voda, etanol ali druge tekočine) predhodno pokrit s površino čistilnega predmeta in ga nato obsevajte z laserjem. Tekoči film absorbira lasersko energijo, kar povzroči močno eksplozijo tekočih medijev, eksplozijo vrele tekočine z visoko hitrostjo gibanja, prenos energije na materiale za čiščenje površine, visoka prehodna eksplozivna sila zadostuje za odstranitev površinske umazanije za doseganje namena čiščenja.
Metoda laserskega čiščenja s tekočim filmom ima dve pomanjkljivosti.
Okoren postopek in postopek je težko nadzorovati.
Zaradi uporabe tekočega filma je kemično sestavo površine substrata po čiščenju enostavno spremeniti in ustvariti nove snovi.
(1)Metoda čiščenja z laserskim udarnim valom
Procesni pristop in mehanizem se zelo razlikujeta od prvih dveh, mehanizem je predvsem odstranjevanje sile udarnega vala, čistilni predmeti so večinoma delci, predvsem za odstranjevanje delcev (podmikronski ali nanometrski). Procesne zahteve so zelo stroge, tako za zagotovitev zmožnosti ionizacije zraka, kot tudi za vzdrževanje ustrezne razdalje med laserjem in substratom, da se zagotovi, da je delovanje udarne sile na delce dovolj veliko.
Shematski diagram postopka čiščenja z laserskim udarnim valom je prikazan spodaj, laser je vzporeden s smerjo površine substrata in substrat ne pride v stik. Premaknite obdelovanec ali lasersko glavo, da prilagodite fokus laserja na delec blizu laserskega izhoda, pojavi se žariščna točka pojava zračne ionizacije, kar povzroči udarne valove, udarne valove do hitrega širjenja sferične ekspanzije in razširitve na stik z delci. Ko je moment transverzalne komponente udarnega vala na delcu večji od momenta vzdolžne komponente in adhezijske sile delca, bo delec odstranjen z kotaljenjem.
Tehnologija laserskega čiščenja
Mehanizem laserskega čiščenja v glavnem temelji na površini predmeta po absorpciji laserske energije ali izhlapevanju in izhlapevanju ali takojšnjem toplotnem raztezanju za premagovanje adsorpcije delcev na površini, tako da predmet s površine in nato doseže namen čiščenja.
Grobo povzeto kot: 1. laserska razgradnja hlapov, 2. lasersko odstranjevanje, 3. toplotna ekspanzija delcev umazanije, 4. vibracije površine substrata in vibracije delcev, štirje vidiki
V primerjavi s tradicionalnim postopkom čiščenja ima tehnologija laserskega čiščenja naslednje značilnosti.
1. Gre za "suho" čiščenje, brez čistilne raztopine ali drugih kemičnih raztopin, čistoča pa je veliko višja od postopka kemičnega čiščenja.
2. Obseg odstranjevanja umazanije in obseg uporabne podlage je zelo širok
3. Z regulacijo laserskih procesnih parametrov ne more poškodovati površine substrata na podlagi učinkovitega odstranjevanja kontaminantov, ali je površina tako dobra kot nova.
4. Lasersko čiščenje je lahko enostavno avtomatizirano.
5. Oprema za lasersko dekontaminacijo se lahko uporablja dolgo časa, nizki obratovalni stroški.
6. Tehnologija laserskega čiščenja je: zelena: postopek čiščenja, odstranjevanje odpadkov je trden prah, majhna velikost, enostavna za shranjevanje, v bistvu ne bo onesnaževala okolja.
V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je hiter razvoj polprevodniške industrije na površini delcev kontaminacije silicijeve rezine maske tehnologije čiščenja postavil višje zahteve, ključna točka je premagati kontaminacijo mikrodelcev in substrata med veliko adsorpcijsko silo , tradicionalno kemično čiščenje, mehansko čiščenje, ultrazvočne metode čiščenja ne morejo zadovoljiti povpraševanja, lasersko čiščenje pa lahko reši takšne težave z onesnaženjem, povezane raziskave in aplikacije so se hitro razvile.
Leta 1987 se je prvič pojavila patentna prijava za lasersko čiščenje. V devetdesetih letih prejšnjega stoletja je Zapka uspešno uporabil tehnologijo laserskega čiščenja v procesu izdelave polprevodnikov za odstranjevanje mikrodelcev s površine maske, s čimer je realiziral zgodnjo uporabo tehnologije laserskega čiščenja na industrijskem področju. Leta 1995 so raziskovalci uporabili laser TEA-CO2 z močjo 2 kW, da so uspešno odstranili barvo s trupa letala.
Po vstopu v 21. stoletje, s hitrim razvojem laserjev z ultra kratkimi impulzi, so se domače in tuje raziskave in uporaba tehnologije laserskega čiščenja postopoma povečevale, s poudarkom na površini kovinskih materialov, tipične tuje aplikacije so odstranjevanje barve trupa letala, plesni površinsko razmaščevanje, odstranjevanje ogljika iz notranjosti motorja in površinsko čiščenje spojev pred varjenjem. Ameriški inštitut Edison Welding Institute lasersko čiščenje bojnega letala FG16, ko je moč laserja 1 kW, prostornina čiščenja 2,36 cm3 na minuto.
Omeniti velja, da so raziskave in uporaba laserskega odstranjevanja barve naprednih kompozitnih delov prav tako glavna vroča točka. Ameriška mornarica HG53, lopatice propelerja helikopterja HG56 in ravni rep bojnega letala F16 ter druge kompozitne površine so bile uresničene v aplikacijah za lasersko odstranjevanje barve, medtem ko so kompozitni materiali na Kitajskem v aplikacijah letal pozni, zato so takšne raziskave v bistvu prazne.
Poleg tega je uporaba tehnologije laserskega čiščenja za kompozitno površinsko obdelavo spoja CFRP pred lepljenjem za izboljšanje trdnosti spoja prav tako eden od trenutnih ciljev raziskav. prilagodite lasersko podjetje proizvodni liniji avtomobilov Audi TT, da zagotovite opremo za lasersko čiščenje z vlakni za čiščenje površine oksidne folije okvirja vrat iz lahke aluminijeve zlitine. Rolls G Royce UK je uporabil lasersko čiščenje za čiščenje oksidnega filma na površini komponent letalskega motorja iz titana.
Tehnologija laserskega čiščenja se je v zadnjih dveh letih hitro razvila, ne glede na to, ali gre za parametre procesa laserskega čiščenja in čistilni mehanizem, raziskave čistilnih predmetov ali uporabo raziskav, ki so dosegle velik napredek. Tehnologija laserskega čiščenja je po številnih teoretičnih raziskavah osredotočena na uporabo raziskav in na uporabo obetavnih rezultatov. Laserska čistilna tehnologija pri zaščiti kulturnih relikvij in umetniških del bo v prihodnosti vse bolj razširjena, njen trg pa je zelo širok. Z razvojem znanosti in tehnologije postaja uporaba tehnologije laserskega čiščenja v industriji realnost, obseg uporabe pa je čedalje obsežnejši.
Podjetje Maven za lasersko avtomatizacijo se že 14 let osredotoča na lasersko industrijo, specializirani smo za lasersko označevanje, imamo laserski čistilni stroj za strojne omare, laserski čistilni stroj za vozičke, laserski čistilni stroj za nahrbtnike in laserski čistilni stroj tri v enem, poleg tega imamo tudi laserski varilni stroj, laserski rezalni stroj in laserski stroj za graviranje, če vas zanima naš stroj, nas lahko spremljate in nas kontaktirate.
Čas objave: 14. nov. 2022
