Laserrensningsteknologi anvender lasere med smal pulsbredde og høj effekttæthed på overfladen af det objekt, der skal renses.Gennem de kombinerede virkninger af hurtige vibrationer, fordampning, nedbrydning og plasmaafskalning, gennemgår forurenende stoffer, rustpletter eller belægninger på overfladen øjeblikkelig fordampning og løsrivelse, hvilket opnår overfladerensning.
Laserrensning giver fordele såsom berøringsfri, miljøvenlig, effektiv præcision og ingen skade på underlaget, hvilket gør den anvendelig i forskellige scenarier.
Laser rengøring
Grønt og effektivt
Dækindustrien, nyenergiindustrien og entreprenørmaskineindustrien anvender blandt andet laserrensning i vid udstrækning.I æraen med "dual carbon"-målene opstår laserrensning som en ny løsning på det traditionelle rengøringsmarked på grund af dets høje effektivitet, præcise kontrollerbarhed og miljøvenlige egenskaber.
Koncept for laserrensning:
Laserrensning involverer fokusering af laserstråler på materialets overflade for hurtigt at fordampe eller skrælle overfladeforurenende stoffer af og opnå rensning af materialets overflade.Sammenlignet med forskellige traditionelle fysiske eller kemiske rengøringsmetoder er laserrensning karakteriseret ved ingen kontakt, ingen forbrugsstoffer, ingen forurening, høj præcision og minimal eller ingen skade, hvilket gør den til et ideelt valg for den nye generation af industriel rengøringsteknologi.
Princippet for laserrensning:
Princippet om laserrensning er komplekst og kan involvere både fysiske og kemiske processer.I mange tilfælde dominerer fysiske processer, ledsaget af delvise kemiske reaktioner.Hovedprocesserne kan kategoriseres i tre typer: fordampningsproces, chokproces og oscillationsproces.
Forgasningsproces:
Når højenergilaserbestråling påføres overfladen af et materiale, absorberer overfladen laserenergien og omdanner den til intern energi, hvilket får overfladetemperaturen til at stige hurtigt.Denne temperaturstigning når eller overstiger materialets fordampningstemperatur, hvilket får forureningen til at løsne sig fra materialets overflade i form af damp.Selektiv fordampning forekommer ofte, når absorptionshastigheden af forurenende stoffer til laseren er væsentligt højere end substratets.Et typisk anvendelseseksempel er rensning af snavs på stenoverflader.Som vist i diagrammet nedenfor absorberer forurenende stoffer på stenoverfladen laseren kraftigt og fordampes hurtigt.Når først forureningen er fjernet fuldstændigt, og laseren bestråler stenoverfladen, er absorptionen svagere, og mere laserenergi spredes af stenoverfladen.Som følge heraf er der minimal ændring i temperaturen på stenoverfladen, hvilket beskytter den mod skader.
En typisk proces, der primært involverer kemisk påvirkning, forekommer ved rensning af organiske forurenende stoffer med ultraviolette bølgelængdelasere, en proces kendt som laserablation.Ultraviolette lasere har kortere bølgelængder og højere fotonenergi.For eksempel har en KrF excimer-laser med en bølgelængde på 248 nm en fotonenergi på 5 eV, hvilket er 40 gange højere end CO2-laserfotoner (0,12 eV).En sådan høj fotonenergi er tilstrækkelig til at bryde de molekylære bindinger i organiske materialer, hvilket får CC, CH, CO osv., bindingerne i de organiske forurenende stoffer til at bryde ved absorbering af fotonenergien fra laseren, hvilket fører til pyrolytisk forgasning og fjernelse fra overflade.
Chokproces i laserrensning:
Chokprocessen i laserrensning involverer en række reaktioner, der opstår under interaktionen mellem laseren og materialet, hvilket resulterer i, at stødbølger påvirker materialets overflade.Under påvirkning af disse chokbølger splintres overfladeforurenende stoffer til støv eller fragmenter og skaller væk fra overfladen.Mekanismerne, der forårsager disse chokbølger, er varierede, herunder plasma, damp og hurtige termiske ekspansions- og kontraktionsfænomener.
Tager vi plasmachokbølger som eksempel, kan vi kort forstå, hvordan stødprocessen i laserrensning fjerner overfladeforurening.Med anvendelse af lasere med ultrakort pulsbredde (ns) og ultrahøj spidseffekt (107-1010 W／cm2) kan overfladetemperaturen stige kraftigt til fordampningstemperaturer, selvom laserens overfladeabsorption er svag.Denne hurtige temperaturstigning danner damp over materialets overflade, som vist på illustrationen (a).Damptemperaturen kan nå 104 – 105 K, nok til at ionisere selve dampen eller den omgivende luft og danne et plasma.Plasmaet blokerer laseren i at nå materialets overflade, hvilket muligvis standser overfladefordampningen.Imidlertid fortsætter plasmaet med at absorbere laserenergi, hvilket øger dens temperatur yderligere og skaber en lokaliseret tilstand med ekstremt høj temperatur og tryk.Dette genererer en kortvarig påvirkning på 1-100 kbar på materialets overflade og transmitteres gradvist indad, som vist i illustrationerne (b) og (c).Under stødbølgens påvirkning sprækkes overfladeforurenende stoffer til små støv, partikler eller fragmenter.Når laseren bevæger sig væk fra det bestrålede sted, forsvinder plasmaet omgående, hvilket skaber et lokalt undertryk, og partiklerne eller fragmenterne af forureningen fjernes fra overfladen, som vist i illustration (d).
Oscillationsproces i laserrensning:
I oscillationsprocessen ved laserrensning sker både opvarmning og afkøling af materialet ekstremt hurtigt under påvirkning af kortimpulslasere.På grund af de forskellige termiske udvidelseskoefficienter af forskellige materialer undergår overfladeforureningen og substratet højfrekvent termisk udvidelse og sammentrækning af varierende grader, når de udsættes for kortpulset laserbestråling.Dette fører til en oscillerende effekt, der får forureningen til at skalle af fra materialets overflade.
Under denne afskalningsproces forekommer der muligvis ikke materialefordampning, og der dannes heller ikke nødvendigvis plasma.I stedet er processen afhængig af de forskydningskræfter, der genereres ved grænsefladen mellem forureningen og substratet under den oscillerende virkning, som bryder bindingen mellem dem.Undersøgelser har vist, at en let forøgelse af laserindfaldsvinklen kan forbedre kontakten mellem laseren, de partikelformige forurenende stoffer og substratets grænseflade.Denne tilgang sænker tærsklen for laserrensning, hvilket gør den oscillerende effekt mere udtalt og forbedrer rengøringseffektiviteten.Indfaldsvinklen bør dog ikke være for stor, da en meget høj vinkel kan reducere energitætheden, der virker på materialets overflade, og derved svække laserens renseevne.
Industrielle anvendelser af laserrensning:
1: Skimmelsvampeindustri
Laserrensning muliggør berøringsfri rengøring af forme, hvilket sikrer sikkerheden af formoverflader.Den garanterer præcision og kan rense snavspartikler på under mikronniveau, som traditionelle rengøringsmetoder kan have svært ved at fjerne.Dette opnår ægte forureningsfri, effektiv rengøring af høj kvalitet.
2: Præcisionsinstrumentindustri
I finmekaniske industrier skal komponenter ofte have estere og mineralolier, der bruges til smøring og korrosionsbestandighed, fjernet.Kemiske metoder er almindeligt anvendt til rengøring, men de efterlader ofte rester.Laserrensning kan fuldstændigt fjerne estere og mineralolier uden at beskadige komponenternes overflade.Laser-inducerede eksplosioner af oxidlag på komponentoverfladerne resulterer i stødbølger, hvilket forårsager fjernelse af forurenende stoffer uden mekanisk interaktion.
3: Jernbaneindustrien
I øjeblikket bruger skinnerengøring før svejsning overvejende hjulslibning og -slibning, hvilket fører til alvorlige underlagsskader og resterende belastning.Desuden forbruger den en betydelig mængde slibende forbrugsstoffer, hvilket resulterer i høje omkostninger og alvorlig støvforurening.Laserrensning kan give en højkvalitets, effektiv og miljøvenlig rengøringsteknik til produktion af højhastighedsjernbanespor i Kina.Den løser problemer såsom sømløse skinnehuller, grå pletter og svejsefejl, hvilket forbedrer stabiliteten og sikkerheden ved højhastighedsjernbanedrift.
4: Luftfartsindustrien
Flyoverflader skal males om efter en vis periode, men inden maling skal den gamle maling fjernes helt.Kemisk nedsænkning/aftørring er en vigtig metode til fjernelse af maling i luftfartssektoren, hvilket forårsager betydeligt kemisk spild og en manglende evne til at opnå lokal malingfjernelse til vedligeholdelse.Laserrensning kan opnå højkvalitetsfjernelse af maling fra flyets hudoverflade og er let at tilpasse til automatiseret produktion.I øjeblikket er denne teknologi begyndt at blive anvendt til vedligeholdelse af nogle avancerede flymodeller i udlandet.
5: Søfartsindustrien
Rengøring før produktion i den maritime industri bruger almindeligvis sandblæsningsmetoder, hvilket forårsager alvorlig støvforurening til det omgivende miljø.Da sandblæsning gradvist bliver forbudt, har det ført til reduceret produktion eller endda nedlukninger for skibsbygningsvirksomheder.Laserrensningsteknologi vil give en grøn og forureningsfri rengøringsløsning til anti-korrosionsbelægning af skibsoverflader.
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。
Indlægstid: 16-jan-2024