Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, pembersihan laser telah menjadi salah satu titik panas penyelidikan dalam bidang pembuatan industri, penyelidikan meliputi proses, teori, peralatan dan aplikasi. Dalam aplikasi perindustrian, teknologi pembersihan laser telah dapat membersihkan sejumlah besar permukaan substrat yang berbeza dengan pasti, membersihkan objek termasuk keluli, aluminium, titanium, kaca dan bahan komposit, dsb., industri aplikasi meliputi aeroangkasa, penerbangan, perkapalan, berkelajuan tinggi kereta api, automotif, acuan, kuasa nuklear dan marin dan bidang lain.
Teknologi pembersihan laser, sejak tahun 1960-an, mempunyai kelebihan kesan pembersihan yang baik, pelbagai aplikasi, ketepatan tinggi, tidak bersentuhan dan kebolehcapaian. Dalam pembuatan industri, pengeluaran dan penyelenggaraan dan bidang lain mempunyai pelbagai prospek aplikasi, dijangka menggantikan sebahagian atau sepenuhnya kaedah pembersihan tradisional, dan menjadi teknologi pembersihan hijau yang paling menjanjikan pada abad ke-21.
Kaedah pembersihan laser
Proses pembersihan laser adalah sangat kompleks, melibatkan pelbagai mekanisme penyingkiran bahan, untuk kaedah pembersihan laser, proses pembersihan mungkin wujud pada masa yang sama pelbagai mekanisme, yang terutamanya disebabkan oleh interaksi antara laser dan bahan, termasuk ablasi permukaan bahan, penguraian, pengionan, degradasi, lebur, pembakaran, pengewapan, getaran, sputtering, pengembangan, pengecutan, letupan, pengelupasan, penumpahan dan perubahan fizikal dan kimia yang lain. proses.
Pada masa ini, kaedah pembersihan laser tipikal adalah terutamanya tiga: pembersihan ablasi laser, pembersihan laser berbantukan filem cecair dan kaedah pembersihan gelombang kejutan laser.
Kaedah pembersihan ablasi laser
Mekanisme metodologi utama ialah pengembangan haba, pengewapan, ablasi dan letupan fasa. Laser bertindak secara langsung pada bahan yang akan dikeluarkan dari permukaan substrat dan keadaan ambien boleh menjadi udara, gas jarang atau vakum. Keadaan operasi adalah mudah dan paling banyak digunakan untuk menanggalkan pelbagai salutan, cat, zarah atau kotoran. Rajah di bawah menunjukkan rajah proses bagi kaedah pembersihan ablasi laser.
Apabila penyinaran laser pada permukaan bahan, substrat dan bahan pembersih adalah pengembangan terma pertama. Dengan peningkatan masa interaksi laser dengan bahan pembersih, jika suhu lebih rendah daripada ambang peronggaan bahan pembersih, bahan pembersih hanya proses perubahan fizikal, perbezaan antara bahan pembersih dan pekali pengembangan haba substrat membawa kepada tekanan pada antara muka , bahan pembersih melengkung, mengoyak dari permukaan substrat, retak, patah mekanikal, getaran menghancurkan, dan lain-lain, bahan pembersih dikeluarkan oleh jet atau dilucutkan permukaan substrat.
Jika suhu lebih tinggi daripada suhu ambang pengegasan bahan pembersih, akan ada dua situasi: 1) ambang ablasi bahan pembersih kurang daripada substrat; 2) ambang ablasi bahan pembersih lebih besar daripada substrat.
Kedua-dua kes bahan pembersih ini adalah lebur, peronggaan dan ablasi dan perubahan fizikokimia yang lain, mekanisme pembersihan adalah lebih kompleks, sebagai tambahan kepada kesan haba, tetapi juga mungkin termasuk bahan pembersih dan substrat antara pemecahan ikatan molekul, bahan pembersih penguraian atau degradasi, fasa letupan, bahan pembersih pengegasan pengionan serta-merta, penjanaan plasma.
(1)Pembersihan laser dibantu filem cecair
Mekanisme kaedah terutamanya mempunyai pengewapan dan getaran mendidih filem cecair, dan lain-lain. Penggunaan keperluan untuk memilih panjang gelombang laser yang sesuai, dengan cara untuk mengimbangi kekurangan tekanan impak dalam proses pembersihan ablasi laser, boleh digunakan untuk mengeluarkan beberapa yang lebih sukar untuk mengeluarkan objek pembersihan.
Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, filem cecair (air, etanol atau cecair lain) terlebih dahulu ditutup di permukaan objek pembersih, dan kemudian menggunakan laser untuk menyinarinya. Filem cecair menyerap tenaga laser yang mengakibatkan letupan kuat media cecair, letupan cecair mendidih pergerakan kelajuan tinggi, pemindahan tenaga ke bahan pembersihan permukaan, daya letupan sementara yang tinggi adalah mencukupi untuk mengeluarkan kotoran permukaan untuk mencapai tujuan pembersihan.
Kaedah pembersihan laser berbantukan filem cecair mempunyai dua kelemahan.
Proses yang menyusahkan dan sukar dikawal prosesnya.
Oleh kerana penggunaan filem cecair, komposisi kimia permukaan substrat selepas pembersihan mudah diubah dan menghasilkan bahan baru.
(1)Kaedah pembersihan jenis gelombang kejutan laser
Pendekatan dan mekanisme proses adalah sangat berbeza daripada dua yang pertama, mekanisme ini terutamanya penyingkiran daya gelombang kejutan, objek pembersihan terutamanya zarah, terutamanya untuk penyingkiran zarah (sub-mikron atau skala nano). Keperluan proses adalah sangat ketat, kedua-duanya untuk memastikan bahawa keupayaan untuk mengion udara, tetapi juga untuk mengekalkan jarak yang sesuai antara laser dan substrat untuk memastikan bahawa tindakan pada zarah daya hentaman adalah cukup besar.
Gambarajah skematik proses pembersihan gelombang kejutan laser ditunjukkan di bawah, laser selari dengan arah pukulan permukaan substrat, dan substrat tidak bersentuhan. Gerakkan bahan kerja atau kepala laser untuk melaraskan fokus laser kepada zarah berhampiran output laser, titik fokus fenomena pengionan udara akan berlaku, mengakibatkan gelombang kejutan, gelombang kejutan kepada pengembangan pesat pengembangan sfera, dan dilanjutkan kepada sentuhan. dengan zarah. Apabila momen komponen melintang gelombang kejutan pada zarah lebih besar daripada momen komponen membujur dan daya lekatan zarah, zarah akan dikeluarkan dengan bergolek.
Teknologi pembersihan laser
Mekanisme pembersihan laser terutamanya berdasarkan permukaan objek selepas penyerapan tenaga laser, atau pengewapan dan volatilisasi, atau pengembangan terma serta-merta untuk mengatasi penjerapan zarah di permukaan, supaya objek dari permukaan, dan kemudian mencapai tujuan pembersihan.
Secara kasar diringkaskan sebagai: 1. penguraian wap laser, 2. pelucutan laser, 3. pengembangan haba zarah kotoran, 4. getaran permukaan substrat dan getaran zarah empat aspek
Berbanding dengan proses pembersihan tradisional, teknologi pembersihan laser mempunyai ciri-ciri berikut.
1. Ia adalah pembersihan "kering", tiada penyelesaian pembersihan atau penyelesaian kimia lain, dan kebersihannya jauh lebih tinggi daripada proses pembersihan kimia.
2. Skop penyingkiran kotoran dan julat substrat yang berkenaan adalah sangat luas, dan
3. Melalui peraturan parameter proses laser, tidak boleh merosakkan permukaan substrat berdasarkan penyingkiran bahan cemar yang berkesan, adalah permukaan yang baik seperti baru.
4. Pembersihan laser boleh menjadi operasi automatik dengan mudah.
5. Peralatan dekontaminasi laser boleh digunakan untuk masa yang lama, kos operasi yang rendah.
6. Teknologi pembersihan laser adalah: hijau: proses pembersihan, menghapuskan sisa adalah serbuk pepejal, saiz kecil, mudah untuk menyimpan, pada dasarnya tidak akan mencemarkan alam sekitar.
Pada tahun 1980-an, perkembangan pesat industri semikonduktor pada permukaan zarah pencemaran topeng wafer silikon teknologi pembersihan mengemukakan keperluan yang lebih tinggi, perkara utama adalah untuk mengatasi pencemaran zarah mikro dan substrat antara daya penjerapan yang hebat. , pembersihan kimia tradisional, pembersihan mekanikal, kaedah pembersihan ultrasonik tidak dapat memenuhi permintaan, dan pembersihan laser boleh menyelesaikan masalah pencemaran tersebut, penyelidikan dan aplikasi berkaitan telah dibangunkan dengan pantas.
Pada tahun 1987, penampilan pertama permohonan paten pada pembersihan laser. Pada tahun 1990-an, Zapka berjaya menggunakan teknologi pembersihan laser pada proses pembuatan semikonduktor untuk mengeluarkan zarah mikro dari permukaan topeng, merealisasikan aplikasi awal teknologi pembersihan laser dalam bidang perindustrian. 1995, penyelidik menggunakan laser TEA-CO2 2 kW untuk berjaya mencapai pembersihan penyingkiran cat fiuslaj pesawat.
Selepas memasuki abad ke-21, dengan pembangunan berkelajuan tinggi laser nadi ultra-pendek, penyelidikan domestik dan asing dan aplikasi teknologi pembersihan laser secara beransur-ansur meningkat, memfokuskan pada permukaan bahan logam, aplikasi asing tipikal adalah penyingkiran cat fiuslaj pesawat, acuan penyahgris permukaan, penyingkiran karbon dalaman enjin dan pembersihan permukaan sendi sebelum mengimpal. US Edison Welding Institute laser pembersihan pesawat perang FG16, apabila kuasa laser 1 kW, jumlah pembersihan 2.36 cm3 seminit.
Perlu dinyatakan bahawa penyelidikan dan aplikasi penyingkiran cat laser bagi bahagian komposit termaju juga merupakan titik panas utama. Tentera Laut AS HG53, bilah baling-baling helikopter HG56 dan ekor rata jet pejuang F16 dan permukaan komposit lain telah merealisasikan aplikasi penyingkiran cat laser, manakala bahan komposit China dalam aplikasi pesawat lewat, jadi penyelidikan sedemikian pada dasarnya adalah kosong.
Di samping itu, penggunaan teknologi pembersihan laser untuk rawatan permukaan komposit CFRP pada sendi sebelum dilekatkan untuk meningkatkan kekuatan sendi juga merupakan salah satu fokus penyelidikan semasa. menyesuaikan syarikat laser kepada barisan pengeluaran kereta Audi TT untuk menyediakan peralatan pembersihan laser gentian untuk membersihkan permukaan filem oksida bingkai pintu aloi aluminium yang ringan. Rolls G Royce UK menggunakan pembersihan laser untuk membersihkan filem oksida pada permukaan komponen enjin aero titanium.
Teknologi pembersihan laser telah berkembang pesat dalam dua tahun yang lalu, sama ada parameter proses pembersihan laser dan mekanisme pembersihan, penyelidikan objek pembersihan atau aplikasi penyelidikan telah mencapai kemajuan yang besar. Teknologi pembersihan laser selepas banyak penyelidikan teori, tumpuan penyelidikannya sentiasa berat sebelah ke arah aplikasi penyelidikan, dan dalam penerapan hasil yang menjanjikan. Pada masa akan datang, teknologi pembersihan laser dalam perlindungan peninggalan budaya dan karya seni akan digunakan dengan lebih meluas, dan pasarannya sangat luas. Dengan perkembangan sains dan teknologi, aplikasi teknologi pembersihan laser dalam industri menjadi kenyataan, dan skop aplikasi menjadi semakin meluas.
Syarikat automasi laser Maven memberi tumpuan kepada industri laser selama 14 tahun, kami pakar dalam penandaan laser, kami mempunyai mesin pembersihan laser kabinet mesin, mesin pembersih laser kotak troli, mesin pembersih laser beg galas dan mesin pembersihan laser tiga dalam satu, sebagai tambahan, kami juga mempunyai mesin kimpalan laser, mesin pemotong laser dan mesin ukiran penanda laser, jika anda berminat dengan mesin kami, anda boleh mengikuti kami dan berasa bebas untuk menghubungi kami.
Masa siaran: Nov-14-2022
