Technologie laserového čištění využívá lasery s úzkou šířkou pulzu a vysokou hustotou výkonu na povrchu čištěného předmětu.Díky kombinovaným účinkům rychlých vibrací, odpařování, rozkladu a plazmového odlupování dochází k okamžitému odpařování a odlupování nečistot, rzi nebo povlaků na povrchu, čímž se dosáhne čištění povrchu.
Laserové čištění nabízí výhody, jako je bezkontaktní, šetrné k životnímu prostředí, efektivní přesnost a žádné poškození substrátu, takže je použitelné v různých scénářích.
Laserové čištění
Zelené a efektivní
Průmysl pneumatik, nová energetika a průmysl stavebních strojů, mimo jiné, široce používají laserové čištění.V éře cílů „dvou uhlíku“ se laserové čištění objevuje jako nové řešení na tradičním trhu čištění díky vysoké účinnosti, přesné ovladatelnosti a ekologickým vlastnostem.
Koncepce laserového čištění:
Laserové čištění zahrnuje zaostření laserových paprsků na povrch materiálu, aby se rychle odpařily nebo odlouply povrchové nečistoty, čímž se dosáhne čištění povrchu materiálu.Ve srovnání s různými tradičními fyzikálními nebo chemickými metodami čištění se laserové čištění vyznačuje tím, že nedochází ke kontaktu, žádný spotřební materiál, žádné znečištění, vysoká přesnost a minimální nebo žádné poškození, což z něj dělá ideální volbu pro novou generaci technologie průmyslového čištění.
Princip laserového čištění:
Princip laserového čištění je složitý a může zahrnovat jak fyzikální, tak chemické procesy.V mnoha případech dominují fyzikální procesy doprovázené dílčími chemickými reakcemi.Hlavní procesy lze rozdělit do tří typů: proces odpařování, proces šoku a proces oscilace.
Proces zplyňování:
Když se na povrch materiálu aplikuje vysokoenergetické laserové záření, povrch absorbuje laserovou energii a přemění ji na vnitřní energii, což způsobí rychlé zvýšení povrchové teploty.Toto zvýšení teploty dosáhne nebo překročí teplotu odpařování materiálu, což způsobí, že se nečistoty oddělí od povrchu materiálu ve formě páry.K selektivnímu odpařování často dochází, když je rychlost absorpce kontaminantů laserem výrazně vyšší než u substrátu.Typickým příkladem použití je čištění nečistot na kamenných plochách.Jak je znázorněno na obrázku níže, nečistoty na povrchu kamene silně absorbují laser a rychle se vypařují.Jakmile jsou nečistoty zcela odstraněny a laser ozařuje povrch kamene, absorpce je slabší a povrchem kamene se rozptyluje více laserové energie.V důsledku toho dochází k minimální změně teploty povrchu kamene a tím je chráněn před poškozením.
Typický proces zahrnující primárně chemické působení nastává při čištění organických kontaminantů ultrafialovými lasery s vlnovou délkou, což je proces známý jako laserová ablace.Ultrafialové lasery mají kratší vlnové délky a vyšší energii fotonů.Například KrF excimerový laser s vlnovou délkou 248 nm má energii fotonů 5 eV, což je 40krát více než u fotonů CO2 laseru (0,12 eV).Taková vysoká fotonová energie je dostatečná k rozbití molekulárních vazeb v organických materiálech, což způsobí rozbití vazeb CC, CH, CO atd. v organických kontaminantech po absorpci fotonové energie laseru, což vede k pyrolytickému zplynování a odstranění z laseru. povrch.
Šokový proces při laserovém čištění:
Rázový proces při laserovém čištění zahrnuje řadu reakcí, ke kterým dochází během interakce mezi laserem a materiálem, což má za následek dopad rázových vln na povrch materiálu.Pod vlivem těchto rázových vln se povrchové nečistoty roztříští na prach nebo úlomky a odlupují se od povrchu.Mechanismy způsobující tyto rázové vlny jsou různé, včetně plazmy, páry a jevů rychlé tepelné expanze a kontrakce.
Vezmeme-li jako příklad plazmové rázové vlny, můžeme stručně pochopit, jak šokový proces při laserovém čištění odstraňuje povrchové nečistoty.Při použití laserů s ultrakrátkou šířkou pulsu (ns) a ultravysokým špičkovým výkonem (107–1010 W／cm2) může povrchová teplota prudce stoupnout na teplotu odpařování, i když je povrchová absorpce laseru slabá.Toto rychlé zvýšení teploty tvoří páru nad povrchem materiálu, jak je znázorněno na obrázku (a).Teplota páry může dosáhnout 104 – 105 K, což je dostatečné množství k ionizaci páry samotné nebo okolního vzduchu za vzniku plazmy.Plazma blokuje laser v dosažení povrchu materiálu, což může zastavit odpařování povrchu.Plazma však nadále absorbuje laserovou energii, dále zvyšuje její teplotu a vytváří lokalizovaný stav extrémně vysoké teploty a tlaku.To generuje okamžitý náraz 1-100 kbar na povrch materiálu a progresivně se přenáší dovnitř, jak je znázorněno na obrázcích (b) a (c).Pod dopadem rázové vlny se povrchové nečistoty rozpadají na drobný prach, částice nebo úlomky.Když se laser vzdálí od ozařovaného místa, plazma okamžitě zmizí, vytvoří se místní podtlak a částice nebo fragmenty kontaminantů jsou odstraněny z povrchu, jak je znázorněno na obrázku (d).
Oscilační proces při laserovém čištění:
V oscilačním procesu laserového čištění dochází vlivem krátkopulzních laserů k extrémně rychlému zahřívání i ochlazování materiálu.V důsledku různých koeficientů tepelné roztažnosti různých materiálů podléhají povrchové nečistoty a substrát vysokofrekvenční tepelné roztažnosti a kontrakci různého stupně, když jsou vystaveny ozáření laserem s krátkými pulzy.To vede k oscilačnímu efektu, který způsobuje odlupování nečistot z povrchu materiálu.
Během tohoto procesu odlupování nemusí dojít k odpařování materiálu a ani se nezbytně nevytváří plazma.Místo toho se proces opírá o smykové síly generované na rozhraní mezi kontaminantem a substrátem při oscilačním působení, které naruší vazbu mezi nimi.Studie ukázaly, že mírné zvýšení úhlu dopadu laseru může zlepšit kontakt mezi laserem, částicovými kontaminanty a rozhraním substrátu.Tento přístup snižuje práh pro laserové čištění, čímž je oscilační efekt výraznější a zlepšuje účinnost čištění.Úhel dopadu by však neměl být příliš velký, protože velmi vysoký úhel může snížit hustotu energie působící na povrch materiálu, a tím oslabit čisticí schopnost laseru.
Průmyslové aplikace laserového čištění:
1: Průmysl forem
Laserové čištění umožňuje bezdotykové čištění forem a zajišťuje bezpečnost povrchů forem.Zaručuje přesnost a dokáže vyčistit částice nečistot na úrovni submikronů, které mohou tradiční metody čištění obtížně odstranit.Tím je dosaženo skutečně účinného a vysoce kvalitního čištění bez znečištění.
2: Průmysl přesných přístrojů
V odvětvích přesného strojírenství je často nutné z komponent odstranit estery a minerální oleje používané pro mazání a odolnost proti korozi.K čištění se běžně používají chemické metody, které však často zanechávají zbytky.Laserové čištění dokáže zcela odstranit estery a minerální oleje bez poškození povrchu součástí.Laserem indukované výbuchy oxidových vrstev na površích součástek mají za následek rázové vlny, které způsobují odstranění kontaminantů bez mechanické interakce.
3: Železniční průmysl
V současné době se při čištění kolejnic před svařováním používá převážně broušení kotoučů a broušení, což vede k vážnému poškození substrátu a zbytkovému napětí.Navíc spotřebovává značné množství abrazivního spotřebního materiálu, což má za následek vysoké náklady a vážné znečištění prachem.Laserové čištění může poskytnout vysoce kvalitní, efektivní a ekologicky šetrnou techniku čištění pro výrobu vysokorychlostních železničních tratí v Číně.Řeší problémy, jako jsou bezešvé kolejové díry, šedé skvrny a defekty svařování, čímž se zvyšuje stabilita a bezpečnost vysokorychlostního železničního provozu.
4: Letecký průmysl
Povrchy letadel je potřeba po určité době přelakovat, ale před lakováním je nutné starý nátěr zcela odstranit.Chemické ponoření/stírání je hlavní metodou odstraňování nátěrů v leteckém sektoru, která způsobuje značné chemické plýtvání a nemožnost dosáhnout lokalizovaného odstranění nátěru pro údržbu.Laserovým čištěním lze dosáhnout kvalitního odstranění barvy z povrchu letadla a lze jej snadno přizpůsobit automatizované výrobě.V současné době se tato technologie začala uplatňovat při údržbě některých špičkových modelů letadel v zahraničí.
5: Námořní průmysl
Předvýrobní čištění v námořním průmyslu běžně používá metody pískování, které způsobuje silné znečištění okolního prostředí prachem.Jak je pískování postupně zakazováno, vedlo to ke snížení výroby nebo dokonce k odstávkám lodních společností.Technologie laserového čištění poskytne ekologický čisticí roztok bez znečištění pro antikorozní nátěry povrchů lodí.
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。
Čas odeslání: 16. ledna 2024