V posledních letech se laserové čištění stalo jedním z výzkumných ohnisek v oblasti průmyslové výroby, výzkum pokrývá proces, teorii, zařízení a aplikace. V průmyslových aplikacích byla technologie laserového čištění schopna spolehlivě vyčistit velké množství různých povrchů substrátů, čištění předmětů včetně oceli, hliníku, titanu, skla a kompozitních materiálů atd., aplikační odvětví zahrnující letectví, letectví, lodní dopravu, vysokorychlostní železniční, automobilový průmysl, formy, jaderná energetika a námořní a další obory.
Technologie laserového čištění, pocházející z 60. let minulého století, má výhody dobrého čisticího účinku, široké možnosti použití, vysokou přesnost, bezkontaktnost a dostupnost. V průmyslové výrobě, výrobě a údržbě a dalších oborech má široké uplatnění, očekává se, že částečně nebo úplně nahradí tradiční metody čištění a stane se nejslibnější technologií zeleného čištění v 21. století.
Metoda čištění laserem
Proces čištění laserem je velmi složitý, zahrnuje různé mechanismy odstraňování materiálu, pro metodu čištění laserem může proces čištění současně existovat celá řada mechanismů, což lze přičíst především interakci mezi laserem a materiálem, včetně povrchová ablace materiálu, rozklad, ionizace, degradace, tavení, spalování, odpařování, vibrace, rozprašování, expanze, smršťování, exploze, odlupování, odlupování a další fyzikální a chemické změny. proces.
V současné době jsou typické metody čištění laserem především tři: čištění laserovou ablací, čištění laserem s tekutým filmem a metody čištění laserovou rázovou vlnou.
Metoda čištění laserovou ablací
Hlavními metodologickými mechanismy jsou tepelná expanze, odpařování, ablace a fázový výbuch. Laser působí přímo na materiál, který má být odstraněn z povrchu substrátu a okolní podmínky mohou být vzduch, zředěný plyn nebo vakuum. Provozní podmínky jsou jednoduché a nejrozšířenější k odstraňování různých povlaků, barev, částic nebo nečistot. Níže uvedený diagram ukazuje procesní diagram pro metodu čištění laserovou ablací.
Při laserovém ozáření povrchu materiálu, substrátu a čisticích materiálů jsou první tepelnou roztažností. S prodlužující se dobou interakce laseru s čisticím materiálem, pokud je teplota nižší než práh kavitace čisticího materiálu, čisticí materiál se pouze fyzicky mění, rozdíl mezi čisticím materiálem a koeficientem tepelné roztažnosti substrátu vede k tlaku na rozhraní , vyboulení čisticího materiálu, odtržení od povrchu podkladu, praskání, mechanické lomy, vibrační drcení apod., čistící materiál je odstraňován tryskem nebo strháván z povrchu podkladu.
Pokud je teplota vyšší než prahová teplota zplyňování čistícího materiálu, nastanou dvě situace: 1) ablační práh čistícího materiálu je nižší než substrát; 2) ablační práh čisticího materiálu je větší než substrát.
Tyto dva případy čištění materiálů jsou tavení, kavitace a ablace a další fyzikálně-chemické změny, mechanismus čištění je složitější, kromě tepelných účinků, ale také může zahrnovat čisticí materiály a substráty mezi rozbitím molekulární vazby, rozkladem nebo degradací čisticích materiálů, fází exploze, čistící materiály zplyňování okamžitá ionizace, tvorba plazmatu.
(1)Čištění laserem pomocí tekutého filmu
Mechanismus metody má hlavně odpařování a vibrace při varu kapaliny atd.. Použití potřeby zvolit vhodnou vlnovou délku laseru, aby se vyrovnal nedostatek nárazového tlaku v procesu čištění laserové ablace, lze použít k odstranění některé z nich je obtížnější odstranit čisticí předmět.
Jak je znázorněno na obrázku níže, kapalný film (voda, etanol nebo jiné kapaliny) se předem pokryje povrchem čisticího předmětu a poté jej pomocí laseru ozáříte. Kapalný film absorbuje laserovou energii, což má za následek silnou explozi kapalných médií, explozi vroucí kapaliny vysokorychlostní pohyb, přenos energie na povrchové čisticí materiály, vysoká přechodná výbušná síla je dostatečná k odstranění povrchových nečistot k dosažení čisticích účelů.
Metoda laserového čištění pomocí tekutého filmu má dvě nevýhody.
Těžkopádný proces a obtížné řízení procesu.
Díky použití tekutého filmu se chemické složení povrchu substrátu po čištění snadno mění a generuje nové látky.
(1)Metoda čištění typu laserové rázové vlny
Procesní přístup a mechanismus je velmi odlišný od prvních dvou, mechanismem je především odstranění síly rázové vlny, čisticí předměty jsou převážně částice, hlavně pro odstranění částic (submikronové nebo nanoměřítky). Požadavky na proces jsou velmi přísné, jednak pro zajištění schopnosti ionizovat vzduch, ale také pro udržení vhodné vzdálenosti mezi laserem a substrátem, aby bylo zajištěno, že působení síly nárazu na částice bude dostatečně velké.
Schematický diagram procesu čištění laserovou rázovou vlnou je uveden níže, laser je rovnoběžný se směrem povrchu substrátu a substrát nepřijde do kontaktu. Pohybem obrobku nebo laserové hlavy upravte zaostření laseru na částici v blízkosti výstupu laseru, dojde k ohnisku jevu ionizace vzduchu, což má za následek rázové vlny, rázové vlny k rychlé expanzi sférické expanze a rozšíření do kontaktu s částicemi. Když je moment příčné složky rázové vlny na částici větší než moment podélné složky a adhezní síla částice, dojde k odstranění částice odvalováním.
Technologie čištění laserem
Laserový čisticí mechanismus je založen především na povrchu předmětu po absorpci laserové energie, nebo vypařování a těkání, nebo okamžité tepelné roztažnosti, aby se překonala adsorpce částic na povrchu, takže předmět z povrchu, a pak se dosáhne účel čištění.
Zhruba shrnuto jako: 1. rozklad par laserem, 2. odizolování laserem, 3. tepelná roztažnost částic nečistot, 4. vibrace povrchu substrátu a vibrace částic čtyři aspekty
Ve srovnání s tradičním procesem čištění má technologie laserového čištění následující vlastnosti.
1. Jedná se o „suché“ čištění, bez čisticího roztoku nebo jiných chemických roztoků a čistota je mnohem vyšší než u chemického procesu čištění.
2. Rozsah odstraňování nečistot a rozsah použitelných substrátů je velmi široký, a
3. Prostřednictvím regulace parametrů laserového procesu nemůže dojít k poškození povrchu substrátu na základě účinného odstranění nečistot, povrch je jako nový.
4. Laserové čištění lze snadno automatizovat.
5. Laserové dekontaminační zařízení lze používat dlouhodobě, nízké provozní náklady.
6. Technologie laserového čištění je: zelená: proces čištění, odstranění odpadu je pevný prášek, malá velikost, snadno se skladuje, v zásadě neznečišťuje životní prostředí.
V 80. letech 20. století rychlý rozvoj polovodičového průmyslu na povrchu křemíkové waferové masky kontaminující částice technologie čištění kladl vyšší požadavky, klíčovým bodem je překonat kontaminaci mikročásticemi a substrátem mezi velkou adsorpční silou Tradiční chemické čištění, mechanické čištění, ultrazvukové metody čištění nejsou schopny uspokojit poptávku a laserové čištění může vyřešit takové problémy se znečištěním, související výzkum a aplikace byly rychle vyvinuty.
V roce 1987 se poprvé objevila patentová přihláška na laserové čištění. V 90. letech 20. století Zapka úspěšně aplikoval technologii laserového čištění do procesu výroby polovodičů k odstranění mikročástic z povrchu masky, čímž realizoval brzkou aplikaci technologie laserového čištění v průmyslové oblasti. V roce 1995 výzkumníci použili 2 kW TEA-CO2 laser k úspěšnému dosažení čištění odstranění nátěru z trupu letadla.
Po vstupu do 21. století, s vysokorychlostním rozvojem ultrakrátkopulzních laserů, postupně narůstal domácí i zahraniční výzkum a aplikace technologie laserového čištění se zaměřením na povrch kovových materiálů, typické zahraniční aplikace jsou odstraňování nátěrů z trupu letadel, plísní odmaštění povrchu, odstranění vnitřního uhlíku motoru a povrchové čištění spojů před svařováním. US Edison Welding Institute laserové čištění válečného letounu FG16, kdy výkon laseru 1 kW, objem čištění 2,36 cm3 za minutu.
Stojí za zmínku, že výzkum a aplikace laserového odstraňování laku z pokročilých kompozitních dílů je také významným horkým místem. Americké námořnictvo HG53, listy vrtule vrtulníku HG56 a plochý ocas stíhačky F16 a další kompozitní povrchy byly realizovány aplikace laserového odstraňování nátěrů, zatímco čínské kompozitní materiály v aplikacích letadel jsou pozdě, takže takový výzkum je v podstatě prázdný.
Kromě toho je jedním ze současných výzkumných záměrů také použití technologie laserového čištění k povrchové úpravě spoje CFRP kompozitem před lepením ke zlepšení pevnosti spoje. adaptovat laserovou společnost na výrobní linku automobilů Audi TT, aby poskytla zařízení na čištění vláknovým laserem k čištění povrchu oxidového filmu rámu dveří z lehké hliníkové slitiny. Rolls G Royce UK použil laserové čištění k čištění oxidového filmu na povrchu titanových součástí leteckých motorů.
Technologie laserového čištění se v posledních dvou letech rychle vyvíjela, ať už jde o parametry procesu čištění laserem a mechanismus čištění, výzkum čisticích objektů nebo aplikace výzkumu zaznamenaly velký pokrok. Technologie laserového čištění Po mnoha teoretických výzkumech je zaměření jejího výzkumu neustále zaměřeno na aplikaci výzkumu a na aplikaci slibných výsledků. V budoucnu bude technologie laserového čištění při ochraně kulturních památek a uměleckých děl více využívána a její trh je velmi široký. S rozvojem vědy a techniky se aplikace technologie laserového čištění v průmyslu stává realitou a rozsah použití je stále širší.
Společnost Maven pro laserovou automatizaci se zaměřuje na laserový průmysl již 14 let, specializujeme se na laserové značení, máme stroj na čištění laserových skříní, laserový čisticí stroj na vozíky, laserový čisticí stroj na batoh a laserový čisticí stroj tři v jednom, navíc máme také laserový svařovací stroj, laserový řezací stroj a laserový značkovací gravírovací stroj, pokud máte zájem o náš stroj, můžete nás sledovat a neváhejte nás kontaktovat.
Čas odeslání: 14. listopadu 2022
