Последњих година, ласерско чишћење је постало једно од истраживачких жаришта у области индустријске производње, истраживање обухвата процес, теорију, опрему и примену. У индустријским применама, технологија ласерског чишћења је била у стању да поуздано очисти велики број различитих површина подлога, чистећи предмете укључујући челик, алуминијум, титанијум, стакло и композитне материјале итд., применом у индустријама које покривају ваздухопловство, авијацију, бродарство, брзе железнице, аутомобилску индустрију, индустрију калупа, нуклеарну енергију и поморство и друге области.
Технологија ласерског чишћења, која датира из 1960-их, има предности доброг ефекта чишћења, широког спектра примене, високе прецизности, бесконтактног рада и приступачности. У индустријској производњи, производњи и одржавању и другим областима има широк спектар могућности примене, очекује се да ће делимично или потпуно заменити традиционалне методе чишћења и постати најперспективнија зелена технологија чишћења у 21. веку.
Метода ласерског чишћења
Процес ласерског чишћења је веома сложен и укључује различите механизме уклањања материјала. Код методе ласерског чишћења, процес чишћења може истовремено да укључује различите механизме, што се углавном може приписати интеракцији између ласера и материјала, укључујући аблацију површине материјала, разградњу, јонизацију, деградацију, топљење, сагоревање, испаравање, вибрације, распршивање, ширење, скупљање, експлозију, љуштење, одвајање и друге физичке и хемијске промене.
Тренутно су типичне методе ласерског чишћења углавном три: чишћење ласерском аблацијом, ласерско чишћење течним филмом и чишћење ласерским ударним таласом.
Метода чишћења ласерском аблацијом
Главни методолошки механизми су термичко ширење, испаравање, аблација и фазна експлозија. Ласер делује директно на материјал који треба уклонити са површине подлоге, а услови околине могу бити ваздух, разређени гас или вакуум. Радни услови су једноставни и најчешће се користе за уклањање разних премаза, боја, честица или прљавштине. Дијаграм испод приказује процесни дијаграм за метод чишћења ласерском аблацијом.
Када ласерско зрачење делује на површину материјала, подлога и материјал за чишћење прво излажу топлотном ширењу. Са повећањем времена интеракције ласера са материјалом за чишћење, ако је температура нижа од прага кавитације материјала за чишћење, материјал за чишћење се само физички мења. Разлика између коефицијента термичког ширења материјала за чишћење и подлоге доводи до притиска на граници, извијања материјала за чишћење, кидања са површине подлоге, пуцања, механичког лома, вибрационог гњечења итд., материјал за чишћење се уклања млазом или скида са површине подлоге.
Ако је температура виша од прага гасификације материјала за чишћење, постојаће две ситуације: 1) праг аблације материјала за чишћење је мањи од подлоге; 2) праг аблације материјала за чишћење је већи од подлоге.
Ова два случаја чишћења материјала су топљење, кавитација и аблација и друге физичко-хемијске промене, механизам чишћења је сложенији, поред термичких ефеката, али може укључивати и прекид молекуларних веза између материјала за чишћење и подлоге, разградњу или деградацију материјала за чишћење, фазну експлозију, гасификацију, тренутну јонизацију и стварање плазме.
(1)Ласерско чишћење потпомогнуто течним филмом
Механизам методе углавном има испаравање кључањем течног филма и вибрације итд. Коришћење потребе за избором одговарајуће таласне дужине ласера, на начин да се надокнади недостатак ударног притиска у процесу чишћења ласерском аблацијом, може се користити за уклањање неких од теже уклоњивих предмета за чишћење.
Као што је приказано на слици испод, течни филм (вода, етанол или друге течности) је претходно прекривен површином предмета за чишћење, а затим се користи ласер за његово зрачење. Течни филм апсорбује ласерску енергију, што резултира снажном експлозијом течног медијума, експлозијом кључале течности која се креће великом брзином, преносом енергије на површину материјала за чишћење, а висока пролазна експлозивна сила је довољна да уклони површинску прљавштину и постигне циљ чишћења.
Метода ласерског чишћења помоћу течног филма има два недостатка.
Груб процес и тешко га је контролисати.
Због употребе течног филма, хемијски састав површине подлоге након чишћења се лако мења и ствара нове супстанце.
(1)Метода чишћења ласерским ударним таласом
Процесни приступ и механизам се веома разликују од прва два, механизам је углавном уклањање ударним таласом, предмети чишћења су углавном честице, углавном за уклањање честица (субмикронске или наноскале). Захтеви процеса су веома строги, како да би се осигурала способност јонизације ваздуха, тако и да би се одржала одговарајућа удаљеност између ласера и подлоге како би се осигурало да је дејство ударне силе на честице довољно велико.
Шематски дијаграм процеса чишћења ласерским ударним таласом приказан је испод, ласер је паралелан са правцем удара површине подлоге и не долази у контакт са подлогом. Померањем радног предмета или ласерске главе подесите фокус ласера на честицу близу ласерског излаза, доћи ће до феномена јонизације ваздуха, што ће резултирати ударним таласима, брзим сферним ширењем ударних таласа и продужавањем до контакта са честицама. Када је момент попречне компоненте ударног таласа на честици већи од момента уздужне компоненте и силе адхезије честица, честица ће бити уклоњена котрљањем.
Технологија ласерског чишћења
Механизам ласерског чишћења се углавном заснива на површинској апсорпцији ласерске енергије, или испаравању и испаривању, или тренутном термичком ширењу како би се превазишла адсорпција честица на површини, тако да се објекат одваја од површине, а затим се постиже сврха чишћења.
Грубо речено: 1. разлагање ласерском паром, 2. ласерско скидање, 3. термичко ширење честица прљавштине, 4. вибрације површине подлоге и вибрације честица, четири аспекта
У поређењу са традиционалним поступком чишћења, технологија ласерског чишћења има следеће карактеристике.
1. То је „хемијско“ чишћење, без раствора за чишћење или других хемијских раствора, а чистоћа је много већа него код хемијског чишћења.
2. Обим уклањања прљавштине и применљиви распон подлога је веома широк, и
3. Регулацијом параметара ласерског процеса, не може се оштетити површина подлоге на основу ефикасног уклањања загађивача, површина је као нова.
4. Ласерско чишћење се може лако аутоматизовати.
5. Опрема за ласерску деконтаминацију може се користити дуго времена, уз ниске оперативне трошкове.
6. Технологија ласерског чишћења је: зелена: процес чишћења, елиминише отпад, у питању је чврсти прах, мале величине, лако се складишти, у основи неће загађивати животну средину.
Током 1980-их, брзи развој полупроводничке индустрије на површини силицијумске плочице, технологија чишћења маске честицама контаминације поставила је веће захтеве. Кључна ствар је превазилажење контаминације микрочестица и подлоге између велике адсорпционе силе. Традиционално хемијско чишћење, механичко чишћење и ултразвучно чишћење нису у стању да задовоље потражњу, а ласерско чишћење може решити такве проблеме загађења. Сродна истраживања и примене су се брзо развиле.
Године 1987, први пут се појавила патентна пријава за ласерско чишћење. Деведесетих година прошлог века, Запка је успешно применио технологију ласерског чишћења у процесу производње полупроводника како би уклонио микрочестице са површине маске, остварујући рану примену технологије ласерског чишћења у индустријској области. 1995. године, истраживачи су користили 2 kW TEA-CO2 ласер да би успешно постигли чишћење и уклањање боје са трупа авиона.
Након уласка у 21. век, са брзим развојем ултракратких импулсних ласера, домаћа и страна истраживања и примена технологије ласерског чишћења постепено су се повећавали, фокусирајући се на површину металних материјала. Типичне стране примене су уклањање боје са трупа авиона, одмашћивање површине калупа, уклањање угљеника из унутрашњости мотора и чишћење површине спојева пре заваривања. Амерички Едисонов институт за заваривање ласерским чишћењем ратног авиона FG16, при снази ласера од 1 kW, запремина чишћења је 2,36 цм3 у минути.
Вреди напоменути да је истраживање и примена ласерског уклањања боје са напредних композитних делова такође велика жаришта. Америчка морнарица HG53 и лопатице пропелера хеликоптера HG56, као и равни реп борбеног авиона F16 и друге композитне површине су већ реализоване примене ласерског уклањања боје, док је кинеска примена композитних материјала у авионима закаснела, тако да је такво истраживање у основи завршено.
Поред тога, употреба технологије ласерског чишћења за обраду површине споја од CFRP композита пре лепљења ради побољшања чврстоће споја такође је један од тренутних фокуса истраживања. Компанија је прилагодила ласер производној линији аутомобила Audi TT како би обезбедила опрему за чишћење влакнастим ласером за чишћење површине оксидног филма оквира врата од лагане алуминијумске легуре. Rolls G Royce UK је користио ласерско чишћење за чишћење оксидног филма на површини титанијумских компоненти авионских мотора.
Технологија ласерског чишћења се брзо развила у последње две године, било да се ради о параметрима процеса ласерског чишћења и механизму чишћења, истраживању објеката чишћења или примени истраживања, постигла је велики напредак. Технологија ласерског чишћења, након много теоријских истраживања, фокус њеног истраживања је стално пристрасан ка примени истраживања и примени обећавајућих резултата. У будућности, технологија ласерског чишћења у заштити културних реликвија и уметничких дела биће све шире коришћена, а њено тржиште је веома широко. Са развојем науке и технологије, примена технологије ласерског чишћења у индустрији постаје стварност, а обим примене постаје све шири.
Компанија за ласерску аутоматизацију Мавен фокусира се на ласерску индустрију већ 14 година, специјализовани смо за ласерско обележавање, имамо машину за ласерско чишћење ормарића машина, машину за ласерско чишћење кутија за колица, машину за ласерско чишћење ранчева и машину за ласерско чишћење три у једном, поред тога имамо и машину за ласерско заваривање, машину за ласерско сечење и машину за ласерско обележавање и гравирање. Ако сте заинтересовани за нашу машину, можете нас пратити и слободно нас контактирати.
Време објаве: 14. новембар 2022.
