V posledných rokoch sa laserové čistenie stalo jedným z výskumných hotspotov v oblasti priemyselnej výroby, výskum pokrýva proces, teóriu, zariadenia a aplikácie. V priemyselných aplikáciách bola technológia laserového čistenia schopná spoľahlivo vyčistiť veľké množstvo rôznych povrchov substrátov, čistenie predmetov vrátane ocele, hliníka, titánu, skla a kompozitných materiálov atď., Aplikačné odvetvia zahŕňajúce letectvo, letectvo, lodnú dopravu, vysokorýchlostné železnice, automobilový priemysel, formy, jadrová energetika a námorné a iné oblasti.
Technológia laserového čistenia, pochádzajúca zo 60. rokov minulého storočia, má výhody dobrého čistiaceho účinku, široké možnosti použitia, vysokú presnosť, bezkontaktnosť a dostupnosť. V priemyselnej výrobe, výrobe a údržbe a ďalších oblastiach má široké uplatnenie, očakáva sa, že čiastočne alebo úplne nahradí tradičné metódy čistenia a stane sa najsľubnejšou technológiou zeleného čistenia v 21. storočí.
Metóda čistenia laserom
Proces čistenia laserom je veľmi zložitý a zahŕňa rôzne mechanizmy odstraňovania materiálu, pri metóde čistenia laserom môže proces čistenia súčasne existovať množstvo mechanizmov, ktoré možno pripísať najmä interakcii medzi laserom a materiálom, vrátane ablácia povrchu materiálu, rozklad, ionizácia, degradácia, tavenie, horenie, odparovanie, vibrácie, rozprašovanie, expanzia, zmršťovanie, explózia, odlupovanie, odlupovanie a iné fyzikálne a chemické zmeny. proces.
V súčasnosti sú typické hlavne tri metódy čistenia laserom: čistenie laserovou abláciou, čistenie laserom s tekutým filmom a metódy čistenia laserovou rázovou vlnou.
Metóda čistenia laserovou abláciou
Hlavnými metodologickými mechanizmami sú tepelná expanzia, odparovanie, ablácia a fázová explózia. Laser pôsobí priamo na materiál, ktorý sa má odstrániť z povrchu substrátu a okolité podmienky môžu byť vzduch, riedky plyn alebo vákuum. Prevádzkové podmienky sú jednoduché a najčastejšie používané na odstraňovanie rôznych náterov, farieb, častíc alebo nečistôt. Nižšie uvedený diagram ukazuje procesný diagram pre metódu čistenia laserovou abláciou.
Pri laserovom žiarení na povrchu materiálu, substrátu a čistiacich materiálov dochádza k prvej tepelnej expanzii. S predĺžením času interakcie lasera s čistiacim materiálom, ak je teplota nižšia ako prah kavitácie čistiaceho materiálu, čistiaci materiál sa len fyzicky mení, rozdiel medzi čistiacim materiálom a koeficientom tepelnej rozťažnosti substrátu vedie k tlaku na rozhraní , borkanie čistiaceho materiálu, odtrhnutie od povrchu podkladu, praskanie, mechanické lámanie, vibračné drvenie a pod., čistiaci materiál sa odstraňuje prúdom alebo sa z povrchu podkladu zbavuje.
Ak je teplota vyššia ako prahová teplota splyňovania čistiaceho materiálu, nastanú dve situácie: 1) ablačný prah čistiaceho materiálu je nižší ako substrát; 2) ablačný prah čistiaceho materiálu je väčší ako substrát.
Tieto dva prípady čistiacich materiálov sú tavenie, kavitácia a ablácia a iné fyzikálno-chemické zmeny, čistiaci mechanizmus je zložitejší, okrem tepelných účinkov, ale môže zahŕňať aj čistiace materiály a substráty medzi rozbitím molekulárnej väzby, rozklad čistiaceho materiálu alebo degradáciu, fázu výbuch, čistiace prostriedky splyňovanie okamžitá ionizácia, vznik plazmy.
(1)Laserové čistenie pomocou tekutého filmu
Mechanizmus metódy má hlavne odparovanie a vibrácie varu tekutého filmu atď. Použitie potreby výberu vhodnej vlnovej dĺžky lasera tak, aby sa nahradil nedostatok nárazového tlaku v procese čistenia laserovou abláciou, možno použiť na odstránenie niektoré z nich je ťažšie odstrániť čistiaci predmet.
Ako je znázornené na obrázku nižšie, tekutý film (voda, etanol alebo iné kvapaliny) vopred pokrytý povrchom čistiaceho predmetu a potom ho ožiarte laserom. Kvapalný film absorbuje laserovú energiu, čo vedie k silnej explózii tekutého média, explózii vriacej kvapaliny vysokorýchlostným pohybom, prenosu energie na povrchové čistiace materiály, vysoká prechodná výbušná sila je dostatočná na odstránenie povrchových nečistôt na dosiahnutie čistiacich účelov.
Metóda laserového čistenia pomocou tekutého filmu má dve nevýhody.
Ťažkopádny proces a ťažko kontrolovateľný proces.
Vďaka použitiu tekutého filmu sa chemické zloženie povrchu substrátu po čistení ľahko mení a vytvára nové látky.
(1)Metóda čistenia typu laserovej rázovej vlny
Procesný prístup a mechanizmus je veľmi odlišný od prvých dvoch, mechanizmom je hlavne odstraňovanie sily rázových vĺn, čistiace predmety sú hlavne častice, hlavne na odstraňovanie častíc (submikrónových alebo nanometrových). Procesné požiadavky sú veľmi prísne, jednak na zabezpečenie schopnosti ionizovať vzduch, ale aj na udržanie vhodnej vzdialenosti medzi laserom a substrátom, aby sa zabezpečilo, že pôsobenie sily nárazu na častice bude dostatočne veľké.
Schematický diagram procesu čistenia laserovou rázovou vlnou je uvedený nižšie, laser je rovnobežný so smerom výstrelu povrchu substrátu a substrát neprichádza do kontaktu. Posuňte obrobok alebo laserovú hlavu, aby ste prispôsobili laserové zaostrenie častici v blízkosti výstupu lasera, dôjde k ohnisku javu ionizácie vzduchu, čo vedie k rázovým vlnám, rázovým vlnám k rýchlej expanzii sférickej expanzie a rozšíreniu na kontakt s časticami. Keď je moment priečnej zložky rázovej vlny na častici väčší ako moment pozdĺžnej zložky a sila adhézie častice, častica sa odvalením odstráni.
Technológia čistenia laserom
Laserový čistiaci mechanizmus je založený hlavne na povrchu predmetu po absorpcii laserovej energie, alebo vyparovaní a prchaní, alebo okamžitej tepelnej rozťažnosti, aby sa prekonala adsorpcia častíc na povrchu, takže predmet z povrchu sa potom dosiahne účel čistenia.
Zhruba zhrnuté ako: 1. rozklad pár laserom, 2. odstraňovanie laserom, 3. tepelná rozťažnosť častíc nečistôt, 4. vibrácie povrchu substrátu a vibrácie častíc štyri aspekty
V porovnaní s tradičným čistiacim procesom má technológia laserového čistenia nasledujúce vlastnosti.
1. Ide o „suché“ čistenie, bez čistiaceho roztoku alebo iných chemických roztokov a čistota je oveľa vyššia ako pri chemickom čistení.
2. Rozsah odstraňovania nečistôt a použiteľný rozsah substrátov je veľmi široký, a
3. Prostredníctvom regulácie parametrov laserového procesu nemôže dôjsť k poškodeniu povrchu substrátu na základe účinného odstraňovania nečistôt, povrch je ako nový.
4. Laserové čistenie môže byť jednoducho automatizované.
5. Laserové dekontaminačné zariadenie je možné používať dlhodobo, nízke prevádzkové náklady.
6. Technológia laserového čistenia je: zelená: čistiaci proces, eliminácia odpadu je pevný prášok, malá veľkosť, ľahko sa skladuje, v podstate neznečisťuje životné prostredie.
V 80-tych rokoch 20. storočia rýchly rozvoj polovodičového priemyslu na povrchu kremíkovej doštičky s kontaminačnými časticami čistiacej technológie kládol vyššie požiadavky, kľúčovým bodom je prekonať kontamináciu mikročastíc a substrátu medzi veľkou adsorpčnou silou. Tradičné chemické čistenie, mechanické čistenie, ultrazvukové metódy čistenia nedokážu uspokojiť dopyt a laserové čistenie môže vyriešiť takéto problémy so znečistením, súvisiaci výskum a aplikácie sa rýchlo vyvinuli.
V roku 1987 sa prvýkrát objavila patentová prihláška na čistenie laserom. V 90. rokoch 20. storočia Zapka úspešne aplikoval technológiu čistenia laserom do procesu výroby polovodičov na odstránenie mikročastíc z povrchu masky, čím realizoval skoré uplatnenie technológie čistenia laserom v priemyselnej oblasti. V roku 1995 výskumníci použili 2 kW TEA-CO2 laser, aby úspešne dosiahli čistenie odstránenia náterov z trupu lietadla.
Po vstupe do 21. storočia, s vysokorýchlostným vývojom ultrakrátkopulzných laserov, postupne narastal domáci aj zahraničný výskum a aplikácia technológie čistenia laserom so zameraním na povrch kovových materiálov, typické zahraničné aplikácie sú odstraňovanie náterov z trupu lietadiel, plesní odmasťovanie povrchu, odstránenie vnútorného uhlíka motora a čistenie povrchu spojov pred zváraním. US Edison Welding Institute laserové čistenie bojového lietadla FG16, kedy výkon lasera 1 kW, čistiaci objem 2,36 cm3 za minútu.
Stojí za zmienku, že výskum a aplikácia laserového odstraňovania náterov z pokročilých kompozitných dielov je tiež významným horúcim miestom. Americké námorníctvo HG53, listy vrtule helikoptér HG56 a plochý chvost stíhačky F16 a ďalšie kompozitné povrchy boli realizované aplikácie laserového odstraňovania náterov, zatiaľ čo čínske kompozitné materiály v aplikáciách lietadiel neskoro, takže takýto výskum je v podstate prázdny.
Okrem toho je jedným zo súčasných výskumných zameraní aj použitie technológie laserového čistenia na povrchovú úpravu spoja CFRP kompozitom pred lepením na zlepšenie pevnosti spoja. adaptovať laserovú spoločnosť na výrobnú linku automobilov Audi TT, aby poskytla zariadenie na čistenie vláknitým laserom na čistenie povrchu ľahkej oxidovej fólie rámu dverí z hliníkovej zliatiny. Rolls G Royce UK použil laserové čistenie na čistenie oxidového filmu na povrchu titánových komponentov leteckých motorov.
Technológia laserového čistenia sa za posledné dva roky rýchlo rozvinula, či už ide o parametre procesu čistenia laserom a mechanizmus čistenia, výskum čistiaceho objektu alebo aplikácia výskumu zaznamenala veľký pokrok. Technológia laserového čistenia Po mnohých teoretických výskumoch sa výskum neustále zameriava na aplikáciu výskumu a na aplikáciu sľubných výsledkov. V budúcnosti sa technológia laserového čistenia pri ochrane kultúrnych pamiatok a umeleckých diel bude viac využívať a jej trh je veľmi široký. S rozvojom vedy a techniky sa aplikácia technológie laserového čistenia v priemysle stáva realitou a rozsah použitia je čoraz širší.
Spoločnosť Maven pre laserovú automatizáciu sa zameriava na laserový priemysel už 14 rokov, špecializujeme sa na laserové značenie, máme stroj na čistenie laserových skriniek, laserový čistiaci stroj na vozíky, laserový čistiaci stroj na batoh a laserový čistiaci stroj tri v jednom, navyše máme tiež laserový zvárací stroj, laserový rezací stroj a laserový značkovací gravírovací stroj, ak máte záujem o náš stroj, môžete nás sledovať a neváhajte nás kontaktovať.
Čas odoslania: 14. novembra 2022
