La tecnologia de neteja làser utilitza làsers d'ample de pols estret i d'alta densitat de potència a la superfície de l'objecte a netejar.A través dels efectes combinats de la vibració ràpida, la vaporització, la descomposició i la descamació del plasma, els contaminants, les taques d'òxid o els recobriments a la superfície es sotmeten a una evaporació i un despreniment instantani, aconseguint la neteja de la superfície.
La neteja per làser ofereix avantatges com ara el no contacte, el medi ambient, la precisió eficient i no danyar el substrat, la qual cosa la fa aplicable en diversos escenaris.
Neteja làser
Verd i eficient
La indústria del pneumàtic, la indústria de les noves energies i la indústria de la maquinària de construcció, entre d'altres, apliquen àmpliament la neteja per làser.En l'era dels objectius de "doble carboni", la neteja làser està emergint com una nova solució en el mercat de neteja tradicional a causa de la seva alta eficiència, controlabilitat precisa i característiques respectuoses amb el medi ambient.
Concepte de neteja per làser:
La neteja làser consisteix a enfocar els raigs làser a la superfície del material per vaporitzar o eliminar ràpidament els contaminants de la superfície, aconseguint la neteja de la superfície del material.En comparació amb diversos mètodes de neteja físics o químics tradicionals, la neteja làser es caracteritza per no tenir contacte, sense consumibles, sense contaminació, alta precisió i danys mínims o nuls, la qual cosa la converteix en una opció ideal per a la nova generació de tecnologia de neteja industrial.
Principi de neteja per làser:
El principi de la neteja amb làser és complex i pot implicar processos físics i químics.En molts casos, dominen els processos físics, acompanyats de reaccions químiques parcials.Els processos principals es poden classificar en tres tipus: procés de vaporització, procés de xoc i procés d'oscil·lació.
Procés de gasificació:
Quan s'aplica una irradiació làser d'alta energia a la superfície d'un material, la superfície absorbeix l'energia làser i la converteix en energia interna, fent que la temperatura de la superfície augmenti ràpidament.Aquest augment de temperatura arriba o supera la temperatura de vaporització del material, fent que els contaminants es desprenguin de la superfície del material en forma de vapor.La vaporització selectiva es produeix sovint quan la taxa d'absorció dels contaminants al làser és significativament superior a la del substrat.Un exemple d'aplicació típic és la neteja de la brutícia a les superfícies de pedra.Com es mostra al diagrama següent, els contaminants de la superfície de la pedra absorbeixen fortament el làser i es vaporitzen ràpidament.Una vegada que els contaminants s'eliminen completament i el làser irradia la superfície de la pedra, l'absorció és més feble i la superfície de la pedra dispersa més energia làser.En conseqüència, hi ha un canvi mínim en la temperatura de la superfície de la pedra, protegint-la així dels danys.
Un procés típic que implica principalment acció química es produeix quan es neteja els contaminants orgànics amb làsers de longitud d'ona ultraviolada, un procés conegut com a ablació làser.Els làsers ultraviolats tenen longituds d'ona més curtes i una major energia fotogràfica.Per exemple, un làser excímer KrF amb una longitud d'ona de 248 nm té una energia fotònica de 5 eV, que és 40 vegades superior a la dels fotons làser de CO2 (0,12 eV).Aquesta energia fotogràfica tan alta és suficient per trencar els enllaços moleculars en materials orgànics, fent que els enllaços CC, CH, CO, etc., es fracturin en absorbir l'energia fotogràfica del làser, donant lloc a la gasificació pirolítica i l'eliminació del superfície.
Procés de xoc en neteja làser:
El procés de xoc en la neteja amb làser implica una sèrie de reaccions que es produeixen durant la interacció entre el làser i el material, donant lloc a ones de xoc que afecten la superfície del material.Sota la influència d'aquestes ones de xoc, els contaminants de la superfície es trenquen en pols o fragments i es desprenen de la superfície.Els mecanismes que causen aquestes ones de xoc són variats, incloent-hi plasma, vapor i fenòmens ràpids d'expansió i contracció tèrmica.
Prenent com a exemple les ones de xoc de plasma, podem entendre breument com el procés de xoc en la neteja amb làser elimina els contaminants de la superfície.Amb l'aplicació de làsers d'amplada de pols ultra curta (ns) i de potència màxima ultra alta (107–1010 W／cm2), la temperatura superficial pot augmentar bruscament fins a les temperatures de vaporització, fins i tot si l'absorció superficial del làser és feble.Aquest ràpid augment de temperatura forma vapor per sobre de la superfície del material, tal com es mostra a la il·lustració (a).La temperatura del vapor pot arribar als 104 – 105 K, suficient per ionitzar el propi vapor o l'aire circumdant, formant un plasma.El plasma impedeix que el làser arribi a la superfície del material, possiblement aturant la vaporització de la superfície.Tanmateix, el plasma continua absorbint energia làser, augmentant encara més la seva temperatura i creant un estat localitzat de temperatura i pressió extremadament altes.Això genera un impacte momentani d'1-100 kbar a la superfície del material i es transmet progressivament cap a dins, tal com es mostra a les il·lustracions (b) i (c).Sota l'impacte de l'ona de xoc, els contaminants superficials es fracturen en pols, partícules o fragments minúsculs.Quan el làser s'allunya de la ubicació irradiada, el plasma desapareix ràpidament, creant una pressió negativa local i les partícules o fragments dels contaminants s'eliminen de la superfície, tal com es mostra a la il·lustració (d).
Procés d'oscil·lació en neteja làser:
En el procés d'oscil·lació de la neteja làser, tant l'escalfament com el refredament del material es produeixen molt ràpidament sota la influència dels làsers de pols curt.A causa dels diferents coeficients d'expansió tèrmica de diversos materials, els contaminants superficials i el substrat pateixen una expansió tèrmica d'alta freqüència i una contracció de diferents graus quan s'exposen a la irradiació làser de pols curt.Això condueix a un efecte oscil·latori que fa que els contaminants es desprenguin de la superfície del material.
Durant aquest procés de pelat, és possible que no es produeixi la vaporització del material, ni es formi necessàriament plasma.En canvi, el procés es basa en les forces de cisalla generades a la interfície entre el contaminant i el substrat sota l'acció oscil·latòria, que trenquen l'enllaç entre ells.Els estudis han demostrat que augmentar lleugerament l'angle d'incidència del làser pot millorar el contacte entre el làser, els contaminants en partícules i la interfície del substrat.Aquest enfocament redueix el llindar de neteja per làser, fent que l'efecte oscil·latori sigui més pronunciat i millorant l'eficiència de la neteja.Tanmateix, l'angle d'incidència no hauria de ser massa gran, ja que un angle molt alt pot reduir la densitat d'energia que actua sobre la superfície del material, debilitant així la capacitat de neteja del làser.
Aplicacions industrials de la neteja làser:
1: Indústria de motlles
La neteja làser permet la neteja sense contacte dels motlles, garantint la seguretat de les superfícies del motlle.Garanteix precisió i pot netejar partícules de brutícia de nivell inferior a micres que els mètodes de neteja tradicionals poden tenir dificultats per eliminar.D'aquesta manera s'aconsegueix una neteja veritablement lliure de contaminació, eficient i d'alta qualitat.
2: Indústria d'instruments de precisió
En les indústries mecàniques de precisió, els components sovint necessiten eliminar els èsters i els olis minerals utilitzats per a la lubricació i la resistència a la corrosió.Els mètodes químics s'utilitzen habitualment per a la neteja, però sovint deixen residus.La neteja amb làser pot eliminar completament els èsters i els olis minerals sense danyar la superfície dels components.Les explosions de capes d'òxid induïdes per làser a les superfícies dels components donen lloc a ones de xoc, provocant l'eliminació de contaminants sense interacció mecànica.
3: Indústria Ferroviària
Actualment, la neteja del carril abans de la soldadura utilitza principalment el poliment i el poliment de les rodes, cosa que provoca danys greus al substrat i tensió residual.A més, consumeix una quantitat important de consumibles abrasius, la qual cosa comporta uns costos elevats i una greu contaminació per pols.La neteja per làser pot proporcionar una tècnica de neteja d'alta qualitat, eficient i respectuosa amb el medi ambient per a la producció de vies de ferrocarril d'alta velocitat a la Xina.Aborda qüestions com ara forats de ferrocarril sense costures, taques grises i defectes de soldadura, millorant l'estabilitat i la seguretat de les operacions ferroviàries d'alta velocitat.
4: Indústria aeronàutica
Les superfícies de les aeronaus s'han de tornar a pintar després d'un període determinat, però abans de pintar, la pintura antiga s'ha d'eliminar completament.La immersió/eixugament químic és un mètode de despullat de pintura important en el sector de l'aviació, que provoca residus químics substancials i la incapacitat d'aconseguir l'eliminació de pintura localitzada per al manteniment.La neteja amb làser pot aconseguir una eliminació d'alta qualitat de la pintura de la superfície de la pell de l'avió i s'adapta fàcilment a la producció automatitzada.Actualment, aquesta tecnologia s'ha començat a aplicar en el manteniment d'alguns models d'avions de gamma alta a l'estranger.
5: Indústria marítima
La neteja de preproducció a la indústria marítima utilitza habitualment mètodes de sorra, provocant una gran contaminació per pols al medi ambient.A mesura que s'està prohibint gradualment el sorrat, ha provocat una reducció de la producció o fins i tot parades per a les empreses de construcció naval.La tecnologia de neteja làser proporcionarà una solució de neteja verda i lliure de contaminació per al recobriment anticorrosió de les superfícies dels vaixells.
由用户整理投稿发布，不代表本站观点及立场，仅供交流学习之用，如涉及版权等问题，请随时联系我们(yangmei@bjjcz.com)，我们将在第一时间给予处理。
Hora de publicació: 16-gen-2024