Lasersko čišćenje je posljednjih godina postalo jedno od istraživačkih žarišta u području industrijske proizvodnje, istraživanje pokriva proces, teoriju, opremu i primjenu.U industrijskim aplikacijama, tehnologija laserskog čišćenja je bila u stanju da pouzdano očisti veliki broj različitih površina supstrata, objekata za čišćenje uključujući čelik, aluminijum, titan, staklo i kompozitne materijale, itd., primenjene industrije koje pokrivaju vazduhoplovstvo, avijaciju, brodarstvo, velike brzine željeznica, automobilska industrija, plijesan, nuklearna energija i pomorstvo i druga polja.
Tehnologija laserskog čišćenja, koja datira iz 1960-ih, ima prednosti dobrog učinka čišćenja, širokog spektra primjena, visoke preciznosti, beskontaktnosti i pristupačnosti.U industrijskoj proizvodnji, proizvodnji i održavanju i drugim poljima ima širok spektar mogućnosti primjene, očekuje se da će djelomično ili u potpunosti zamijeniti tradicionalne metode čišćenja i postati najperspektivnija zelena tehnologija čišćenja u 21. stoljeću.
Metoda laserskog čišćenja
Proces laserskog čišćenja je vrlo složen, uključuje različite mehanizme uklanjanja materijala, za metodu laserskog čišćenja, proces čišćenja može postojati u isto vrijeme kroz različite mehanizme, što se uglavnom može pripisati interakciji između lasera i materijala, uključujući ablacija površine materijala, razgradnja, ionizacija, degradacija, topljenje, sagorijevanje, isparavanje, vibracije, prskanje, ekspanzija, skupljanje, eksplozija, ljuštenje, osipanje i druge fizičke i kemijske promjene.proces.
Trenutno su tipične metode laserskog čišćenja uglavnom tri: čišćenje laserskom ablacijom, lasersko čišćenje uz pomoć tekućih filmova i metode čišćenja laserskim udarnim valovima.
Metoda čišćenja laserskom ablacijom
Glavni metodološki mehanizmi su termička ekspanzija, vaporizacija, ablacija i fazna eksplozija.Laser djeluje direktno na materijal koji se uklanja sa površine podloge, a uslovi okoline mogu biti zrak, razrijeđeni plin ili vakuum.Radni uvjeti su jednostavni i najčešće se koriste za uklanjanje raznih premaza, boja, čestica ili prljavštine.Dijagram ispod prikazuje dijagram procesa za metodu čišćenja laserskom ablacijom.
Kada lasersko zračenje na površini materijala, podloga i materijali za čišćenje su prvo toplinsko širenje.Sa povećanjem vremena interakcije lasera sa materijalom za čišćenje, ako je temperatura niža od praga kavitacije materijala za čišćenje, materijal za čišćenje je samo proces fizičke promjene, razlika između materijala za čišćenje i koeficijenta toplinske ekspanzije podloge dovodi do pritiska na sučelju. , izvijanje materijala za čišćenje, kidanje sa površine podloge, pucanje, mehanički lom, vibracijsko drobljenje, itd., materijal za čišćenje se uklanja mlazom ili uklanja sa površine podloge.
Ako je temperatura viša od temperature praga gasifikacije materijala za čišćenje, postojaće dve situacije: 1) prag ablacije materijala za čišćenje je manji od supstrata;2) prag ablacije materijala za čišćenje veći je od podloge.
Ova dva slučaja materijala za čišćenje su topljenje, kavitacija i ablacija i druge fizičko-hemijske promjene, mehanizam čišćenja je složeniji, osim termičkih efekata, ali također može uključivati materijale za čišćenje i supstrate između prekida molekularne veze, raspadanja ili degradacije materijala za čišćenje, faze eksplozija, gasifikacija materijala za čišćenje, trenutna jonizacija, stvaranje plazme.
(1)Lasersko čišćenje potpomognuto tekućim filmom
Mehanizam metode uglavnom ima tečni film ključanja isparavanja i vibracija, itd.. Upotreba potrebe za odabirom odgovarajuće laserske talasne dužine, na način da se nadoknadi nedostatak udarnog pritiska u procesu čišćenja laserske ablacije, može se koristiti za uklanjanje neki od predmeta koji se teže uklanjaju.
Kao što je prikazano na donjoj slici, tekući film (voda, etanol ili druge tekućine) prethodno se prekrije površinom predmeta za čišćenje, a zatim ga laserom ozrači.Tečni film apsorbira lasersku energiju što rezultira snažnom eksplozijom tečnog medija, eksplozijom kipuće tekućine, kretanjem velikom brzinom, prijenosom energije na materijale za čišćenje površine, visoka prolazna eksplozivna sila je dovoljna za uklanjanje površinske prljavštine za postizanje svrhe čišćenja.
Metoda laserskog čišćenja uz pomoć tečnog filma ima dva nedostatka.
Težak proces i teško ga je kontrolisati.
Zbog upotrebe tečnog filma, hemijski sastav površine podloge nakon čišćenja lako se mijenja i stvara nove tvari.
(1)Metoda čišćenja tipa laserskog udarnog talasa
Procesni pristup i mehanizam se veoma razlikuju od prva dva, mehanizam je uglavnom uklanjanje sile udarnog talasa, objekti za čišćenje su uglavnom čestice, uglavnom za uklanjanje čestica (podmikronske ili nanoskalne).Zahtjevi procesa su vrlo strogi, kako da se osigura sposobnost jonizacije zraka, tako i da se održi odgovarajuća udaljenost između lasera i podloge kako bi se osiguralo da je djelovanje na čestice udarne sile dovoljno veliko.
Šematski dijagram procesa čišćenja laserskim udarnim talasom je prikazan ispod, laser je paralelan sa smjerom pucanja površine podloge, a supstrat ne dolazi u kontakt.Pomaknite radni komad ili lasersku glavu kako biste podesili fokus lasera na česticu blizu laserskog izlaza, pojavit će se žarište fenomena ionizacije zraka, što će rezultirati udarnim valovima, udarnim valovima do brzog širenja sferne ekspanzije i proširenim do kontakta sa česticama.Kada je moment poprečne komponente udarnog vala na čestici veći od momenta uzdužne komponente i sile adhezije čestice, čestica će se ukloniti valjanjem.
Tehnologija laserskog čišćenja
Mehanizam laserskog čišćenja uglavnom se bazira na površini objekta nakon apsorpcije laserske energije, ili isparavanja i isparavanja, ili trenutnog termičkog širenja kako bi se prevladala adsorpcija čestica na površini, tako da se objekt sa površine, a zatim postigne svrha čišćenja.
Grubo sažeto kao: 1. lasersko raspadanje pare, 2. lasersko skidanje, 3. termičko širenje čestica prljavštine, 4. vibracije površine podloge i vibracije čestica četiri aspekta
U poređenju sa tradicionalnim procesom čišćenja, laserska tehnologija čišćenja ima sledeće karakteristike.
1. To je "suvo" čišćenje, bez rastvora za čišćenje ili drugih hemijskih rastvora, a čistoća je mnogo veća od procesa hemijskog čišćenja.
2. Opseg uklanjanja prljavštine i raspon primjenjivih podloga je vrlo širok, i
3. Kroz regulaciju parametara laserskog procesa, ne može oštetiti površinu podloge na osnovu efikasnog uklanjanja kontaminanata, površina je kao nova.
4. Lasersko čišćenje može se lako automatizirati.
5. Oprema za lasersku dekontaminaciju može se koristiti dugo vremena, niski operativni troškovi.
6. Tehnologija laserskog čišćenja je: zelena: proces čišćenja, uklanjanje otpada je čvrsti prah, male veličine, lako se skladišti, u osnovi neće zagađivati okoliš.
U 1980-ima, brzi razvoj industrije poluvodiča na površini silikonske vafle kontaminacije česticama maske tehnologije čišćenja postavio je veće zahtjeve, ključna stvar je prevladati kontaminaciju mikročestica i supstrata između velike sile adsorpcije. , tradicionalno hemijsko čišćenje, mehaničko čišćenje, metode ultrazvučnog čišćenja nisu u mogućnosti da zadovolje potražnju, a lasersko čišćenje može riješiti takve probleme zagađenja, srodna istraživanja i primjene su se brzo razvile.
1987. godine, prvo pojavljivanje patentne prijave za lasersko čišćenje.Tokom 1990-ih, Zapka je uspješno primijenio tehnologiju laserskog čišćenja u proizvodni proces poluvodiča kako bi uklonio mikročestice s površine maske, realizirajući ranu primjenu tehnologije laserskog čišćenja u industrijskom polju.1995. istraživači su koristili TEA-CO2 laser od 2 kW kako bi uspješno postigli čišćenje uklanjanja boje sa trupa aviona.
Nakon ulaska u 21. stoljeće, brzim razvojem ultrakratkih pulsnih lasera, domaća i strana istraživanja i primjena tehnologije laserskog čišćenja postupno se povećavaju, fokusirajući se na površinu metalnih materijala, tipične strane primjene su uklanjanje boje na trupu aviona, plijesni. odmašćivanje površine, unutrašnje uklanjanje ugljika motora i površinsko čišćenje spojeva prije zavarivanja.Američki Edison Welding Institute lasersko čišćenje FG16 ratnog aviona, kada je snaga lasera od 1 kW, zapremina čišćenja 2,36 cm3 u minuti.
Vrijedi spomenuti da je istraživanje i primjena laserskog uklanjanja boje sa naprednih kompozitnih dijelova također glavna vruća točka.Američka mornarica HG53, lopatice helikoptera helikoptera HG56 i ravni rep borbenog aviona F16 i druge kompozitne površine su implementirane za lasersko uklanjanje boje, dok su kineski kompozitni materijali u primjeni u avionima kasno, tako da su takva istraživanja u osnovi prazna.
Osim toga, korištenje tehnologije laserskog čišćenja za CFRP kompozitnu površinsku obradu spoja prije lijepljenja kako bi se poboljšala čvrstoća spoja također je jedan od trenutnih fokusa istraživanja.prilagodite lasersku kompaniju Audi TT proizvodnoj liniji automobila kako biste osigurali opremu za čišćenje lasera s vlaknima za čišćenje površine oksidnog filma okvira vrata od lagane aluminijske legure.Rolls G Royce UK je koristio lasersko čišćenje za čišćenje oksidnog filma na površini komponenti aeromotora od titanijuma.
Tehnologija laserskog čišćenja se brzo razvila u posljednje dvije godine, bilo da se radi o parametrima procesa laserskog čišćenja i mehanizmu čišćenja, istraživanju objekata čišćenja ili primjeni istraživanja je napravio veliki napredak.Tehnologija laserskog čišćenja nakon mnogo teorijskih istraživanja, fokus njenog istraživanja je stalno pristrasan prema primjeni istraživanja, te u primjeni obećavajućih rezultata.U budućnosti će se sve više koristiti tehnologija laserskog čišćenja u zaštiti kulturnih relikvija i umjetničkih djela, a njeno tržište je veoma široko.Sa razvojem nauke i tehnologije, primena tehnologije laserskog čišćenja u industriji postaje realnost, a opseg primene postaje sve širi.
Kompanija Maven za lasersku automatizaciju fokusira se na lasersku industriju već 14 godina, specijalizirani smo za lasersko označavanje, imamo mašinu za lasersko čišćenje ormarića, mašinu za lasersko čišćenje kolica, mašinu za lasersko čišćenje ruksaka i mašinu za lasersko čišćenje tri u jednom, osim toga, imamo i mašina za lasersko zavarivanje, mašina za lasersko rezanje i mašina za lasersko graviranje markiranja, ako ste zainteresovani za našu mašinu, možete nas pratiti i slobodno nas kontaktirajte.
Vrijeme objave: 14.11.2022
