Τα τελευταία χρόνια, ο καθαρισμός με λέιζερ έχει γίνει ένα από τα πιο σημαντικά ερευνητικά σημεία στον τομέα της βιομηχανικής κατασκευής, η έρευνα καλύπτει τη διαδικασία, τη θεωρία, τον εξοπλισμό και τις εφαρμογές. Σε βιομηχανικές εφαρμογές, η τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ έχει καταφέρει να καθαρίσει αξιόπιστα ένα μεγάλο αριθμό διαφορετικών επιφανειών υποστρώματος, καθαρίζοντας αντικείμενα όπως χάλυβα, αλουμίνιο, τιτάνιο, γυαλί και σύνθετα υλικά κ.λπ., σε βιομηχανίες εφαρμογών που καλύπτουν την αεροδιαστημική, την αεροπορία, τη ναυτιλία, τους σιδηροδρόμους υψηλής ταχύτητας, την αυτοκινητοβιομηχανία, τη μούχλα, την πυρηνική ενέργεια και τη ναυτιλία και άλλους τομείς.
Η τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ, που χρονολογείται από τη δεκαετία του 1960, έχει τα πλεονεκτήματα του καλού αποτελέσματος καθαρισμού, του ευρέος φάσματος εφαρμογών, της υψηλής ακρίβειας, της μη επαφής και της προσβασιμότητας. Στη βιομηχανική κατασκευή, την παραγωγή και τη συντήρηση και σε άλλους τομείς, έχει ένα ευρύ φάσμα προοπτικών εφαρμογής, αναμένεται να αντικαταστήσει εν μέρει ή πλήρως τις παραδοσιακές μεθόδους καθαρισμού και να γίνει η πιο πολλά υποσχόμενη πράσινη τεχνολογία καθαρισμού στον 21ο αιώνα.
Μέθοδος καθαρισμού με λέιζερ
Η διαδικασία καθαρισμού με λέιζερ είναι πολύπλοκη και περιλαμβάνει μια ποικιλία μηχανισμών αφαίρεσης υλικού. Για μια μέθοδο καθαρισμού με λέιζερ, η διαδικασία καθαρισμού μπορεί να υπάρχει ταυτόχρονα με μια ποικιλία μηχανισμών, η οποία οφείλεται κυρίως στην αλληλεπίδραση μεταξύ του λέιζερ και του υλικού, συμπεριλαμβανομένης της αφαίρεσης της επιφάνειας του υλικού, της αποσύνθεσης, του ιονισμού, της υποβάθμισης, της τήξης, της καύσης, της εξάτμισης, των κραδασμών, του ψεκασμού, της διαστολής, της συρρίκνωσης, της έκρηξης, του ξεφλουδίσματος, της αποβολής και άλλων φυσικών και χημικών αλλαγών.
Προς το παρόν, οι τυπικές μέθοδοι καθαρισμού με λέιζερ είναι κυρίως τρεις: καθαρισμός με αφαίρεση λέιζερ, καθαρισμός με λέιζερ με υποβοήθηση υγρής μεμβράνης και μέθοδοι καθαρισμού με κρουστικά κύματα λέιζερ.
Μέθοδος καθαρισμού με λέιζερ
Οι κύριοι μεθοδολογικοί μηχανισμοί είναι η θερμική διαστολή, η εξάτμιση, η αφαίρεση και η έκρηξη φάσης. Το λέιζερ δρα απευθείας στο υλικό που πρόκειται να αφαιρεθεί από την επιφάνεια του υποστρώματος και οι συνθήκες περιβάλλοντος μπορεί να είναι αέρας, αραιωμένο αέριο ή κενό. Οι συνθήκες λειτουργίας είναι απλές και χρησιμοποιούνται ευρύτερα για την αφαίρεση μιας ποικιλίας επιστρώσεων, χρωμάτων, σωματιδίων ή βρωμιάς. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει το διάγραμμα της διαδικασίας για τη μέθοδο καθαρισμού με αφαίρεση λέιζερ.
Όταν η ακτινοβολία λέιζερ εκτίθεται στην επιφάνεια του υλικού, το υπόστρωμα και τα υλικά καθαρισμού υφίστανται την πρώτη θερμική διαστολή. Με την αύξηση του χρόνου αλληλεπίδρασης του λέιζερ με το υλικό καθαρισμού, εάν η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από το όριο σπηλαίωσης του υλικού καθαρισμού, το υλικό καθαρισμού αλλάζει μόνο φυσικά. Η διαφορά μεταξύ του συντελεστή θερμικής διαστολής του υλικού καθαρισμού και του υποστρώματος οδηγεί σε πίεση στη διεπαφή, λυγίζοντας το υλικό καθαρισμού, σχίζοντας από την επιφάνεια του υποστρώματος, ραγίζοντας, μηχανικά σπασίματα, συνθλίβοντας με κραδασμούς κ.λπ., το υλικό καθαρισμού αφαιρείται με πίδακα ή αφαιρείται από την επιφάνεια του υποστρώματος.
Εάν η θερμοκρασία είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία κατωφλίου αεριοποίησης του υλικού καθαρισμού, θα υπάρχουν δύο περιπτώσεις: 1) το κατώφλι αφαίρεσης του υλικού καθαρισμού είναι μικρότερο από το υπόστρωμα· 2) το κατώφλι αφαίρεσης του υλικού καθαρισμού είναι μεγαλύτερο από το υπόστρωμα.
Αυτές οι δύο περιπτώσεις υλικών καθαρισμού είναι η τήξη, η σπηλαίωση και η αφαίρεση και άλλες φυσικοχημικές αλλαγές. Ο μηχανισμός καθαρισμού είναι πιο περίπλοκος, εκτός από τις θερμικές επιδράσεις, αλλά μπορεί επίσης να περιλαμβάνει θραύση μοριακών δεσμών μεταξύ υλικών καθαρισμού και υποστρωμάτων, αποσύνθεση ή υποβάθμιση υλικών καθαρισμού, έκρηξη φάσης, αεριοποίηση υλικών καθαρισμού, στιγμιαίο ιονισμό, παραγωγή πλάσματος.
(1)Καθαρισμός με λέιζερ με υποβοήθηση υγρής μεμβράνης
Ο μηχανισμός της μεθόδου περιλαμβάνει κυρίως βρασμό, εξάτμιση και δόνηση υγρού φιλμ, κ.λπ. Η χρήση της ανάγκης επιλογής του κατάλληλου μήκους κύματος λέιζερ, με τρόπο που να αντισταθμίζει την έλλειψη πίεσης κρούσης στη διαδικασία καθαρισμού με λέιζερ, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αφαίρεση ορισμένων από τα πιο δύσκολα στην αφαίρεση αντικείμενα καθαρισμού.
Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, η υγρή μεμβράνη (νερό, αιθανόλη ή άλλα υγρά) καλύπτεται εκ των προτέρων στην επιφάνεια του αντικειμένου καθαρισμού και στη συνέχεια χρησιμοποιείται λέιζερ για την ακτινοβόλησή του. Η υγρή μεμβράνη απορροφά την ενέργεια του λέιζερ, με αποτέλεσμα μια ισχυρή έκρηξη υγρού μέσου, η έκρηξη βραστού υγρού κινείται με υψηλή ταχύτητα, η μεταφορά ενέργειας στα υλικά καθαρισμού της επιφάνειας, η υψηλή παροδική εκρηκτική δύναμη είναι επαρκής για την απομάκρυνση της βρωμιάς από την επιφάνεια για την επίτευξη των σκοπών καθαρισμού.
Η μέθοδος καθαρισμού με λέιζερ με τη βοήθεια υγρής μεμβράνης έχει δύο μειονεκτήματα.
Δύσκολη διαδικασία και δύσκολος ο έλεγχος της.
Λόγω της χρήσης υγρής μεμβράνης, η χημική σύνθεση της επιφάνειας του υποστρώματος μετά τον καθαρισμό είναι εύκολο να αλλάξει και να δημιουργήσει νέες ουσίες.
(1)Μέθοδος καθαρισμού τύπου κρουστικού κύματος λέιζερ
Η προσέγγιση και ο μηχανισμός της διαδικασίας είναι πολύ διαφορετικοί από τους δύο πρώτους, ο μηχανισμός είναι κυρίως η αφαίρεση της δύναμης του κρουστικού κύματος, τα αντικείμενα καθαρισμού είναι κυρίως σωματίδια, κυρίως για την αφαίρεση σωματιδίων (υπομικρομετρικά ή νανοκλίμακας). Οι απαιτήσεις της διαδικασίας είναι πολύ αυστηρές, τόσο για να διασφαλιστεί η ικανότητα ιονισμού του αέρα, όσο και για να διατηρηθεί μια κατάλληλη απόσταση μεταξύ του λέιζερ και του υποστρώματος, ώστε να διασφαλιστεί ότι η δράση της δύναμης κρούσης στα σωματίδια είναι αρκετά μεγάλη.
Το σχηματικό διάγραμμα της διαδικασίας καθαρισμού με κρουστικό κύμα λέιζερ φαίνεται παρακάτω, όπου το λέιζερ είναι παράλληλο προς την κατεύθυνση της επιφάνειας του υποστρώματος και το υπόστρωμα δεν έρχεται σε επαφή. Μετακινήστε το τεμάχιο εργασίας ή την κεφαλή λέιζερ για να ρυθμίσετε την εστίαση του λέιζερ στο σωματίδιο κοντά στην έξοδο του λέιζερ, θα εμφανιστεί το φαινόμενο ιονισμού αέρα στο εστιακό σημείο, με αποτέλεσμα κρουστικά κύματα, τα κρουστικά κύματα στην ταχεία διαστολή της σφαιρικής διαστολής και θα επεκταθούν σε επαφή με τα σωματίδια. Όταν η ροπή της εγκάρσιας συνιστώσας του κρουστικού κύματος στο σωματίδιο είναι μεγαλύτερη από τη ροπή της διαμήκους συνιστώσας και τη δύναμη πρόσφυσης των σωματιδίων, το σωματίδιο θα αφαιρεθεί με κύλιση.
Τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ
Ο μηχανισμός καθαρισμού με λέιζερ βασίζεται κυρίως στην επιφάνεια του αντικειμένου μετά την απορρόφηση της ενέργειας λέιζερ, ή την εξάτμιση και την πτητικότητα, ή την στιγμιαία θερμική διαστολή για να ξεπεραστεί η προσρόφηση των σωματιδίων στην επιφάνεια, έτσι ώστε το αντικείμενο να απομακρυνθεί από την επιφάνεια και στη συνέχεια να επιτευχθεί ο σκοπός του καθαρισμού.
Συνοψίζοντας, περίπου: 1. αποσύνθεση ατμών με λέιζερ, 2. απογύμνωση με λέιζερ, 3. θερμική διαστολή σωματιδίων βρωμιάς, 4. δόνηση επιφάνειας υποστρώματος και δόνηση σωματιδίων τέσσερις πτυχές
Σε σύγκριση με την παραδοσιακή διαδικασία καθαρισμού, η τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά.
1. Είναι ένα "στεγνό" καθάρισμα, χωρίς διάλυμα καθαρισμού ή άλλα χημικά διαλύματα, και η καθαριότητα είναι πολύ υψηλότερη από τη διαδικασία χημικού καθαρισμού.
2. Το εύρος της αφαίρεσης βρωμιάς και το εύρος του εφαρμόσιμου υποστρώματος είναι πολύ ευρύ, και
3. Μέσω της ρύθμισης των παραμέτρων της διαδικασίας λέιζερ, δεν μπορεί να προκαλέσει ζημιά στην επιφάνεια του υποστρώματος με βάση την αποτελεσματική απομάκρυνση των ρύπων, η επιφάνεια είναι σαν καινούργια.
4. Ο καθαρισμός με λέιζερ μπορεί εύκολα να αυτοματοποιηθεί.
5. Ο εξοπλισμός απολύμανσης με λέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, με χαμηλό λειτουργικό κόστος.
6. Η τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ είναι: πράσινη: η διαδικασία καθαρισμού, η εξάλειψη των αποβλήτων είναι μια στερεά σκόνη, μικρό μέγεθος, εύκολο στην αποθήκευση, ουσιαστικά δεν θα μολύνει το περιβάλλον.
Στη δεκαετία του 1980, η ραγδαία ανάπτυξη της βιομηχανίας ημιαγωγών στην επιφάνεια της μάσκας πυριτίου από πλακίδια, έθεσε υψηλότερες απαιτήσεις για την τεχνολογία καθαρισμού, με βασικό σημείο την αντιμετώπιση της μόλυνσης των μικροσωματιδίων και του υποστρώματος, λόγω της μεγάλης δύναμης προσρόφησης. Ο παραδοσιακός χημικός καθαρισμός, ο μηχανικός καθαρισμός και οι μέθοδοι καθαρισμού με υπερήχους δεν μπορούν να ανταποκριθούν στη ζήτηση και ο καθαρισμός με λέιζερ μπορεί να λύσει τέτοια προβλήματα ρύπανσης. Η σχετική έρευνα και οι εφαρμογές έχουν αναπτυχθεί ραγδαία.
Το 1987, εμφανίστηκε η πρώτη αίτηση ευρεσιτεχνίας για τον καθαρισμό με λέιζερ. Τη δεκαετία του 1990, η Zapka εφάρμοσε με επιτυχία την τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ στη διαδικασία κατασκευής ημιαγωγών για την αφαίρεση μικροσωματιδίων από την επιφάνεια της μάσκας, πραγματοποιώντας την πρώιμη εφαρμογή της τεχνολογίας καθαρισμού με λέιζερ στον βιομηχανικό τομέα. Το 1995, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα λέιζερ TEA-CO2 2 kW για να επιτύχουν με επιτυχία τον καθαρισμό της αφαίρεσης χρώματος από την άτρακτο του αεροσκάφους.
Μετά την είσοδο στον 21ο αιώνα, με την ταχεία ανάπτυξη των εξαιρετικά βραχέων παλμών λέιζερ, η εγχώρια και ξένη έρευνα και εφαρμογή της τεχνολογίας καθαρισμού με λέιζερ αυξήθηκε σταδιακά, εστιάζοντας στην επιφάνεια των μεταλλικών υλικών. Τυπικές ξένες εφαρμογές είναι η αφαίρεση χρώματος από την άτρακτο των αεροσκαφών, η απολίπανση της επιφάνειας της μούχλας, η αφαίρεση άνθρακα από το εσωτερικό του κινητήρα και ο καθαρισμός των επιφανειακών αρμών πριν από τη συγκόλληση. Το Ινστιτούτο Συγκόλλησης Edison των ΗΠΑ έκανε καθαρισμό με λέιζερ του πολεμικού αεροπλάνου FG16, όταν η ισχύς του λέιζερ ήταν 1 kW, ο όγκος καθαρισμού ήταν 2,36 cm3 ανά λεπτό.
Αξίζει να σημειωθεί ότι η έρευνα και η εφαρμογή της αφαίρεσης χρώματος με λέιζερ από προηγμένα σύνθετα εξαρτήματα αποτελεί επίσης ένα σημαντικό σημείο αναφοράς. Οι πτερύγια των ελίκων HG53, HG56 του Πολεμικού Ναυτικού των ΗΠΑ και η επίπεδη ουρά του μαχητικού αεροσκάφους F16 και άλλες σύνθετες επιφάνειες έχουν υλοποιηθεί με λέιζερ για την αφαίρεση χρώματος, ενώ οι εφαρμογές των σύνθετων υλικών της Κίνας στα αεροσκάφη έχουν καθυστερήσει, επομένως η έρευνα αυτή βρίσκεται ουσιαστικά στο κενό.
Επιπλέον, η χρήση τεχνολογίας καθαρισμού με λέιζερ για την επεξεργασία της επιφάνειας της σύνδεσης με σύνθετο υλικό CFRP πριν από την κόλληση, με σκοπό τη βελτίωση της αντοχής της, αποτελεί επίσης ένα από τα τρέχοντα ερευνητικά πεδία. Προσαρμόστε την εταιρεία λέιζερ στη γραμμή παραγωγής αυτοκινήτων Audi TT για την παροχή εξοπλισμού καθαρισμού με λέιζερ ινών για τον καθαρισμό της επιφάνειας της ελαφριάς μεμβράνης οξειδίου του πλαισίου πόρτας από κράμα αλουμινίου. Η Rolls G Royce UK χρησιμοποίησε καθαρισμό με λέιζερ για τον καθαρισμό της μεμβράνης οξειδίου στην επιφάνεια των εξαρτημάτων αεροκινητήρων τιτανίου.
Η τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ έχει αναπτυχθεί ραγδαία τα τελευταία δύο χρόνια, είτε πρόκειται για τις παραμέτρους της διαδικασίας καθαρισμού με λέιζερ και τον μηχανισμό καθαρισμού, την έρευνα για τα αντικείμενα καθαρισμού είτε για την εφαρμογή της έρευνας. Η τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ, μετά από πολλή θεωρητική έρευνα, το επίκεντρο της έρευνάς της είναι συνεχώς προκατειλημμένο προς την εφαρμογή της έρευνας και την εφαρμογή πολλά υποσχόμενων αποτελεσμάτων. Στο μέλλον, η τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ για την προστασία πολιτιστικών κειμηλίων και έργων τέχνης θα χρησιμοποιηθεί ευρύτερα και η αγορά της είναι πολύ ευρεία. Με την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, η εφαρμογή της τεχνολογίας καθαρισμού με λέιζερ στη βιομηχανία γίνεται πραγματικότητα και το πεδίο εφαρμογής γίνεται όλο και πιο εκτεταμένο.
Η εταιρεία αυτοματισμού λέιζερ Maven επικεντρώνεται στη βιομηχανία λέιζερ για 14 χρόνια, ειδικευόμαστε στη σήμανση με λέιζερ, διαθέτουμε μηχανή καθαρισμού λέιζερ για ντουλάπια μηχανών, μηχανή καθαρισμού λέιζερ για τρόλεϊ, μηχανή καθαρισμού λέιζερ για σακίδια πλάτης και μηχανή καθαρισμού λέιζερ τρία σε ένα, επιπλέον, διαθέτουμε επίσης μηχανή συγκόλλησης λέιζερ, μηχανή κοπής λέιζερ και μηχανή χάραξης σήμανσης λέιζερ, αν ενδιαφέρεστε για το μηχάνημά μας, μπορείτε να μας ακολουθήσετε και να επικοινωνήσετε μαζί μας.
Ώρα δημοσίευσης: 14 Νοεμβρίου 2022
