Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pembersihan laser telah menjadi salah satu tumpuan penyelidikan dalam bidang pembuatan perindustrian, penyelidikan merangkumi proses, teori, peralatan dan aplikasi. Dalam aplikasi perindustrian, teknologi pembersihan laser telah dapat membersihkan sejumlah besar permukaan substrat yang berbeza dengan andal, membersihkan objek termasuk keluli, aluminium, titanium, kaca dan bahan komposit, dan sebagainya, industri aplikasi yang meliputi aeroangkasa, penerbangan, perkapalan, kereta api berkelajuan tinggi, automotif, acuan, kuasa nuklear dan marin serta bidang lain.
Teknologi pembersihan laser, yang bermula sejak tahun 1960-an, mempunyai kelebihan kesan pembersihan yang baik, pelbagai aplikasi, ketepatan tinggi, tanpa sentuhan dan aksesibiliti. Dalam pembuatan perindustrian, pengeluaran dan penyelenggaraan dan bidang lain mempunyai pelbagai prospek aplikasi, dijangka sebahagian atau sepenuhnya menggantikan kaedah pembersihan tradisional, dan menjadi teknologi pembersihan hijau yang paling menjanjikan pada abad ke-21.
Kaedah pembersihan laser
Proses pembersihan laser sangat kompleks, melibatkan pelbagai mekanisme penyingkiran bahan. Bagi 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, peleburan, pembakaran, pengewapan, getaran, percikan, pengembangan, pengecutan, letupan, pengelupasan, penumpahan dan perubahan fizikal dan kimia yang lain.
Pada masa ini, kaedah pembersihan laser yang biasa digunakan adalah tiga: pembersihan ablasi laser, pembersihan laser berbantukan filem cecair dan kaedah pembersihan gelombang kejutan laser.
Kaedah pembersihan ablasi laser
Mekanisme metodologi utama adalah pengembangan haba, pengewapan, ablasi dan letupan fasa. Laser bertindak secara langsung pada bahan yang hendak dikeluarkan dari permukaan substrat dan keadaan ambien boleh jadi udara, gas yang jarang ditemui atau vakum. Keadaan operasi adalah mudah dan paling banyak digunakan untuk menghilangkan pelbagai lapisan, cat, zarah atau kotoran. Gambar rajah di bawah menunjukkan gambar rajah proses untuk kaedah pembersihan ablasi laser.
Apabila penyinaran laser pada permukaan bahan, substrat dan bahan pembersih adalah pengembangan haba pertama. Dengan peningkatan masa interaksi laser dengan bahan pembersih, jika suhu lebih rendah daripada ambang peronggaan bahan pembersih, bahan pembersih hanya akan mengalami perubahan fizikal, perbezaan antara pekali pengembangan haba bahan pembersih dan substrat menyebabkan tekanan pada antara muka, bahan pembersih melengkung, terkoyak dari permukaan substrat, retak, patah mekanikal, penghancuran getaran, dan sebagainya, bahan pembersih akan dikeluarkan melalui jet atau dilucutkan dari permukaan substrat.
Jika suhu lebih tinggi daripada suhu ambang pengegasan bahan pembersih, akan terdapat dua situasi: 1) ambang ablasi bahan pembersih adalah kurang daripada substrat; 2) ambang ablasi bahan pembersih adalah lebih besar daripada substrat.
Kedua-dua kes bahan pembersih ini ialah pencairan, peronggaan dan ablasi dan perubahan fizikokimia yang lain, mekanisme pembersihan lebih kompleks, selain kesan haba, tetapi juga mungkin termasuk pemecahan ikatan molekul antara bahan pembersih dan substrat, penguraian atau degradasi bahan pembersih, letupan fasa, penggasan bahan pembersih, pengionan serta-merta, dan penjanaan plasma.
(1)Pembersihan laser berbantukan filem cecair
Mekanisme kaedah terutamanya mempunyai pengewapan dan getaran filem cecair yang mendidih, dan sebagainya. Penggunaan keperluan untuk memilih panjang gelombang laser yang sesuai, dengan cara untuk menebus kekurangan tekanan hentaman dalam proses pembersihan ablasi laser, boleh digunakan untuk membuang beberapa objek pembersihan yang lebih sukar untuk dibuang.
Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, filem cecair (air, etanol atau cecair lain) telah dilitupi terlebih dahulu pada permukaan objek pembersih, dan kemudian menggunakan laser untuk menyinarinya. Filem cecair menyerap tenaga laser yang mengakibatkan letupan kuat media cecair, letupan cecair mendidih bergerak berkelajuan tinggi, pemindahan tenaga ke bahan pembersih permukaan, daya letupan sementara yang tinggi sudah mencukupi untuk menghilangkan kotoran permukaan bagi mencapai tujuan pembersihan.
Kaedah pembersihan laser berbantukan filem cecair mempunyai dua kelemahan.
Proses yang rumit dan sukar untuk mengawalnya.
Oleh kerana penggunaan filem cecair, komposisi kimia permukaan substrat selepas pembersihan mudah diubah dan menghasilkan bahan baharu.
(1)Kaedah pembersihan jenis gelombang kejutan laser
Pendekatan dan mekanisme proses sangat berbeza daripada dua yang pertama, mekanismenya terutamanya penyingkiran daya gelombang kejutan, objek pembersihan terutamanya zarah, terutamanya untuk penyingkiran zarah (sub-mikron atau nanoskala). Keperluan proses adalah sangat ketat, kedua-duanya untuk memastikan keupayaan untuk mengionkan udara, tetapi juga untuk mengekalkan jarak yang sesuai antara laser dan substrat untuk memastikan bahawa tindakan daya hentaman pada zarah adalah cukup besar.
Gambarajah skematik proses pembersihan gelombang kejutan laser ditunjukkan di bawah, laser selari dengan arah tembakan permukaan substrat, dan substrat tidak bersentuhan. Gerakkan benda kerja atau kepala laser untuk melaraskan fokus laser ke zarah berhampiran output laser, titik fokus fenomena pengionan udara akan berlaku, mengakibatkan gelombang kejutan, gelombang kejutan akan berkembang pesat dengan pengembangan sfera, dan dilanjutkan untuk bersentuhan dengan zarah. Apabila momen komponen melintang gelombang kejutan pada zarah lebih besar daripada momen komponen membujur dan daya lekatan zarah, zarah akan dikeluarkan dengan cara bergolek.
Teknologi pembersihan laser
Mekanisme pembersihan laser terutamanya berdasarkan penyerapan tenaga laser pada permukaan objek, atau pengewapan dan pengewapan, atau pengembangan haba serta-merta untuk mengatasi penjerapan zarah pada permukaan, supaya objek keluar dari permukaan, dan kemudian mencapai tujuan pembersihan.
Secara kasarnya diringkaskan seperti berikut: 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", tanpa larutan pembersihan atau larutan 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 pengawalaturan parameter proses laser, tidak boleh merosakkan permukaan substrat berdasarkan penyingkiran bahan cemar yang berkesan, adakah permukaannya sebaik baru.
4. Pembersihan laser boleh dilakukan secara automatik dengan mudah.
5. Peralatan penyahkontaminasi laser boleh digunakan untuk jangka masa yang lama, kos operasi yang rendah.
6. Teknologi pembersihan laser adalah: hijau: proses pembersihan, menghapuskan sisa adalah serbuk pepejal, saiz kecil, mudah disimpan, pada asasnya 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 dapat menyelesaikan masalah pencemaran tersebut, penyelidikan dan aplikasi berkaitan telah berkembang pesat.
Pada tahun 1987, kemunculan pertama permohonan paten untuk pembersihan laser. Pada tahun 1990-an, Zapka berjaya menggunakan teknologi pembersihan laser pada proses pembuatan semikonduktor untuk menghilangkan mikro-zarah dari permukaan topeng, merealisasikan aplikasi awal teknologi pembersihan laser dalam bidang perindustrian. Pada tahun 1995, para penyelidik menggunakan laser TEA-CO2 2 kW untuk berjaya mencapai pembersihan penyingkiran cat fiuslaj pesawat.
Selepas memasuki abad ke-21, dengan perkembangan laser denyut ultra pendek yang berkelajuan tinggi, penyelidikan dan aplikasi teknologi pembersihan laser dalam dan luar negara secara beransur-ansur meningkat, dengan memberi tumpuan kepada permukaan bahan logam, aplikasi asing yang tipikal ialah penyingkiran cat fiuslaj pesawat, penyahgris permukaan acuan, penyingkiran karbon dalaman enjin dan pembersihan permukaan sambungan sebelum kimpalan. Pembersihan laser Institut Kimpalan Edison AS bagi pesawat perang FG16, apabila kuasa laser 1 kW, isipadu pembersihan 2.36 cm3 seminit.
Perlu dinyatakan bahawa penyelidikan dan aplikasi penyingkiran cat laser bagi bahagian komposit canggih juga merupakan tumpuan utama. Bilah kipas helikopter HG53 Tentera Laut AS, HG56 dan ekor rata jet pejuang F16 serta permukaan komposit lain telah direalisasikan untuk aplikasi penyingkiran cat laser, manakala bahan komposit China dalam aplikasi pesawat lewat, jadi penyelidikan sedemikian pada dasarnya kosong.
Di samping itu, penggunaan teknologi pembersihan laser untuk rawatan permukaan komposit CFRP pada sambungan sebelum dilekatkan untuk meningkatkan kekuatan sambungan juga merupakan salah satu fokus penyelidikan semasa. Syarikat laser menyesuaikan diri dengan barisan pengeluaran kereta Audi TT untuk menyediakan peralatan pembersihan laser gentian bagi membersihkan permukaan filem oksida bingkai pintu aloi aluminium ringan. Rolls G Royce UK menggunakan pembersihan laser untuk membersihkan filem oksida pada permukaan komponen aero-enjin titanium.
Teknologi pembersihan laser telah berkembang pesat dalam tempoh 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, fokus penyelidikannya sentiasa berat sebelah ke arah aplikasi penyelidikan, dan dalam aplikasi hasil yang menjanjikan. Pada masa hadapan, teknologi pembersihan laser dalam perlindungan peninggalan budaya dan karya seni akan digunakan secara lebih meluas, dan pasarannya sangat luas. Dengan perkembangan sains dan teknologi, aplikasi teknologi pembersihan laser dalam industri menjadi kenyataan, dan skop aplikasi menjadi semakin luas.
Syarikat automasi laser Maven menumpukan pada industri laser selama 14 tahun, kami pakar dalam penandaan laser, kami mempunyai mesin pembersih laser kabinet mesin, mesin pembersih laser kotak troli, mesin pembersih laser beg galas dan mesin pembersih laser tiga dalam satu, di samping itu, kami juga mempunyai mesin kimpalan laser, mesin pemotong laser dan mesin ukiran penandaan laser, jika anda berminat dengan mesin kami, anda boleh mengikuti kami dan jangan ragu untuk menghubungi kami.
Masa siaran: 14 Nov-2022
