Viimastel aastatel on laserpuhastusest saanud tööstusliku tootmise valdkonna üks uurimisvaldkondi, mis hõlmab nii protsessi, teooriat, seadmeid kui ka rakendusi. Tööstuslikes rakendustes on laserpuhastustehnoloogia suutnud usaldusväärselt puhastada suurt hulka erinevaid aluspindu, puhastades objekte, sealhulgas terast, alumiiniumi, titaani, klaasi ja komposiitmaterjale jne. Rakendustööstuses, mis hõlmab lennundust, lennundust, laevandust, kiirraudteed, autotööstust, vormimist, tuumaenergiat, merendust ja muid valdkondi.
Laserpuhastustehnoloogia, mis pärineb 1960. aastatest, pakub häid puhastustulemusi, laia rakendusala, suurt täpsust, kontaktivaba toimimist ja ligipääsetavust. Tööstuslikus tootmises, tootmises ja hoolduses ning muudes valdkondades on sellel lai valik rakendusvõimalusi ning see peaks osaliselt või täielikult asendama traditsioonilisi puhastusmeetodeid ja saama 21. sajandi kõige lootustandvamaks roheliseks puhastustehnoloogiaks.
Laserpuhastusmeetod
Laserpuhastusprotsess on väga keeruline ja hõlmab mitmesuguseid materjali eemaldamise mehhanisme. Laserpuhastusmeetodi puhul võib puhastusprotsess samaaegselt toimuda mitmete mehhanismidega, mis on peamiselt tingitud laseri ja materjali vastastikmõjust, sealhulgas materjali pinna ablatsioon, lagunemine, ionisatsioon, lagunemine, sulamine, põlemine, aurustumine, vibratsioon, pihustamine, paisumine, kokkutõmbumine, plahvatus, koorumine, eraldumine ja muud füüsikalised ja keemilised muutused.
Praegu on tüüpilised laserpuhastusmeetodid peamiselt kolm: laserablatsioonipuhastus, vedela kilega laserpuhastus ja laserlööklainepuhastus.
Laserablatsiooni puhastusmeetod
Peamised metodoloogilised mehhanismid on soojuspaisumine, aurustamine, ablatsioon ja faasiplahvatus. Laser toimib otse aluspinnalt eemaldatavale materjalile ning ümbritsevad tingimused võivad olla õhk, hõre gaas või vaakum. Töötingimused on lihtsad ja neid kasutatakse kõige laialdasemalt mitmesuguste katete, värvide, osakeste või mustuse eemaldamiseks. Allolev diagramm näitab laserablatsiooni puhastusmeetodi protsessiskeemi.
Kui laserkiirgus mõjutab materjali pinda, toimub aluspinna ja puhastusmaterjali esimene soojuspaisumine. Laseri ja puhastusmaterjali interaktsiooniaja pikenedes, kui temperatuur on madalam puhastusmaterjali kavitatsioonilävest, toimub puhastusmaterjalis ainult füüsikaline muutumisprotsess. Puhastusmaterjali ja aluspinna soojuspaisumisteguri erinevus tekitab liideses rõhu, puhastusmaterjal võib deformeeruda, aluspinnalt rebeneda, praguneda, mehaaniliselt puruneda, vibratsiooni tõttu puruneda jne. Puhastusmaterjal eemaldatakse aluspinna pinnalt joaga või kooritakse maha.
Kui temperatuur on kõrgem kui puhastusmaterjali gaasistamislävi, on kaks olukorda: 1) puhastusmaterjali ablatsioonilävi on madalam kui aluspinnal; 2) puhastusmaterjali ablatsioonilävi on kõrgem kui aluspinnal.
Need kaks puhastusmaterjalide juhtumit on sulamine, kavitatsioon ja ablatsioon ning muud füüsikalis-keemilised muutused. Puhastusmehhanism on lisaks termilistele efektidele keerukam, kuid võib hõlmata ka puhastusmaterjalide ja substraatide molekulaarsete sidemete purunemist, puhastusmaterjalide lagunemist või lagunemist, faasiplahvatust, puhastusmaterjalide gaasistamist, hetkelist ionisatsiooni ja plasma teket.
(1)Vedelfilmiga laserpuhastus
Meetodi mehhanism hõlmab peamiselt vedela kile keemisaurutamist ja vibratsiooni jne. Vajadusel valida sobiv laserlainepikkus, et kompenseerida laserablatsiooni puhastusprotsessis löökrõhu puudumist, saab eemaldada mõned raskemini eemaldatavad puhastatavad objektid.
Nagu alloleval joonisel näidatud, kantakse puhastatava objekti pinnale vedelkile (vesi, etanool või muu vedelik) ja seejärel kiiritatakse seda laseriga. Vedelkile neelab laseri energia, mille tulemuseks on vedela keskkonna tugev plahvatus, keeva vedeliku kiire liikumine ja energia ülekandumine puhastusmaterjali pinnale. Suur mööduv plahvatusjõud on piisav, et eemaldada pinnalt mustus ja saavutada puhastustulemus.
Vedelal kilel põhineval laserpuhastusmeetodil on kaks puudust.
Tülikas protsess ja protsessi on raske kontrollida.
Vedela kile kasutamise tõttu on aluspinna keemiline koostis pärast puhastamist kergesti muudetav ja uute ainete teke on lihtne.
(1)Laser-lööklaine tüüpi puhastusmeetod
Protsessi lähenemisviis ja mehhanism erinevad kahest esimesest väga. Mehhanism põhineb peamiselt lööklaine jõu eemaldamisel. Puhastusobjektid on peamiselt osakesed, peamiselt osakeste (submikronilised või nanoskaala) eemaldamiseks. Protsessi nõuded on väga ranged, et tagada õhu ioniseerimise võime, aga ka säilitada sobiv kaugus laseri ja aluspinna vahel, et tagada osakestele mõjuva löögijõu piisav suurus.
Laserlööklaine puhastusprotsessi skemaatiline diagramm on näidatud allpool, kus laser suunatakse paralleelselt aluspinna pinna suunaga ja aluspind ei puutu sellega kokku. Liigutage töödeldavat detaili või laserpead, et reguleerida laseri fookust laseri väljundi lähedal asuvale osakesele. Tekib õhu ionisatsiooninähtus, mille tulemuseks on lööklaine. Lööklaine paisub kiiresti, seejärel laieneb sfääriliselt ja ulatub kokkupuutesse osakestega. Kui lööklaine põikikomponendi moment osakesel on suurem kui pikikomponendi moment ja osakese adhesioonijõud, eemaldatakse osake veeremise teel.
Laserpuhastustehnoloogia
Laserpuhastusmehhanism põhineb peamiselt objekti pinnal pärast laserenergia neeldumist või aurustumist ja lendumist või hetkelist soojuspaisumist, et ületada osakeste adsorptsioon pinnal, nii et objekt pinnalt eemaldatakse ja seejärel saavutatakse puhastamise eesmärk.
Kokkuvõttes: 1. laseriga aurude lagundamine, 2. laseriga eemaldamine, 3. mustuseosakeste soojuspaisumine, 4. aluspinna vibratsioon ja osakeste vibratsioon – neli aspekti
Võrreldes traditsioonilise puhastusprotsessiga on laserpuhastustehnoloogial järgmised omadused.
1. See on "keemiline" puhastus, puhastuslahust või muid keemilisi lahuseid pole ning puhtus on palju kõrgem kui keemilise puhastuse puhul.
2. Mustuse eemaldamise ulatus ja kasutatav alusmaterjalide valik on väga lai ning
3. Laseriprotsessi parameetrite reguleerimise abil ei saa aluspinna pinda kahjustada, kuna saasteained eemaldatakse tõhusalt ja pind on sama hea kui uus.
4. Laserpuhastust saab hõlpsasti automatiseerida.
5. Laserpuhastusseadmeid saab kasutada pikka aega ja madalad tegevuskulud.
6. Laserpuhastustehnoloogia on: roheline: puhastusprotsess, jäätmed on tahke pulber, väike, kergesti hoiustatav ja põhimõtteliselt ei saasta keskkonda.
1980. aastatel seadis pooljuhtide tööstuse kiire areng räniplaatide maski pinna saastumise osakeste puhastamise tehnoloogiale kõrgemad nõuded. Põhieesmärk oli ületada mikroosakeste ja substraadi vaheline saastumine suure adsorptsioonijõu tõttu. Traditsiooniline keemiline puhastus, mehaaniline puhastus ja ultraheli puhastusmeetodid ei suutnud nõudlust rahuldada. Laserpuhastus suudab selliseid reostusprobleeme lahendada. Seotud uuringud ja rakendused on kiiresti arenenud.
1987. aastal esitati esimene laserpuhastuse patenditaotlus. 1990. aastatel rakendas Zapka edukalt laserpuhastustehnoloogiat pooljuhtide tootmisprotsessis, et eemaldada maski pinnalt mikroosakesi, mis pani aluse laserpuhastustehnoloogia varajasele rakendamisele tööstuses. 1995. aastal kasutasid teadlased 2 kW TEA-CO2 laserit, et edukalt eemaldada lennukikere värvi.
Pärast 21. sajandisse sisenemist, ülilühikeste impulsslaserite kiire arenguga, suurenes järk-järgult laserpuhastustehnoloogia sise- ja välismaine uurimine ja rakendamine, keskendudes metallmaterjalide pinnale. Tüüpilised välismaised rakendused on lennukikere värvi eemaldamine, vormipinna rasvaärastus, mootori sisemise süsiniku eemaldamine ja vuukide pinna puhastamine enne keevitamist. USA Edisoni keevitusinstituut puhastas FG16 sõjalennukit laseriga, kasutades laseri võimsust 1 kW ja puhastusmahtu 2,36 cm3 minutis.
Väärib märkimist, et laservärvi eemaldamise uurimine ja rakendamine täiustatud komposiitdetailidel on samuti oluline teema. USA mereväe HG53 ja HG56 helikopterite propellerlabade ning F16 hävituslennukite lameda saba ja muude komposiitpindade puhul on laservärvi eemaldamise rakendused juba realiseeritud, samas kui Hiina komposiitmaterjalide kasutuselevõtt lennukites on hilinenud, seega on sellised uuringud jäänud sisuliselt pooleli.
Lisaks on üheks praeguseks uurimisvaldkonnaks laserpuhastustehnoloogia kasutamine CFRP-komposiitmaterjali pinnatöötluseks enne liimimist, et parandada vuugi tugevust. Ettevõte kohandab laserit Audi TT auto tootmisliinile, et pakkuda kiudlaserpuhastusseadmeid kerge alumiiniumisulamist ukseraamide oksiidkile pinna puhastamiseks. Rolls G Royce UK kasutas laserpuhastust titaanist lennukimootorite komponentide oksiidkile puhastamiseks.
Laserpuhastustehnoloogia on viimase kahe aasta jooksul kiiresti arenenud, olgu tegemist laserpuhastusprotsessi parameetrite ja puhastusmehhanismiga, puhastusobjektide uurimise või uuringute rakendamisega. Pärast paljusid teoreetilisi uuringuid on laserpuhastustehnoloogia uuringute keskmes pidevalt uuringute rakendamine ja paljulubavate tulemuste rakendamine. Tulevikus kasutatakse laserpuhastustehnoloogiat kultuurimälestiste ja kunstiteoste kaitsmisel üha laiemalt ning selle turg on väga lai. Teaduse ja tehnoloogia arenguga on laserpuhastustehnoloogia rakendamine tööstuses muutumas reaalsuseks ja rakendusala muutub üha laiemaks.
Maveni laserautomaatikaettevõte on keskendunud laseritööstusele 14 aastat. Oleme spetsialiseerunud lasermärgistamisele. Meil on masinakappide laserpuhastusmasin, kärudega laserpuhastusmasin, seljakotiga laserpuhastusmasin ja kolm-ühes laserpuhastusmasin. Lisaks on meil ka laserkeevitusmasin, laserlõikusmasin ja lasermärgistusgraveerimismasin. Kui olete meie masinast huvitatud, võite meid jälgida ja meiega ühendust võtta.
Postituse aeg: 14. november 2022
