Η τεχνολογία καθαρισμού λέιζερ χρησιμοποιεί λέιζερ στενού πλάτους παλμού, υψηλής πυκνότητας ισχύος στην επιφάνεια του αντικειμένου που πρόκειται να καθαριστεί.Μέσω των συνδυασμένων επιπτώσεων της ταχείας δόνησης, της εξάτμισης, της αποσύνθεσης και της απολέπισης πλάσματος, οι ρύποι, οι λεκέδες σκουριάς ή οι επικαλύψεις στην επιφάνεια υφίστανται άμεση εξάτμιση και αποκόλληση, επιτυγχάνοντας καθαρισμό της επιφάνειας.
Ο καθαρισμός με λέιζερ προσφέρει πλεονεκτήματα όπως μη επαφή, φιλικό προς το περιβάλλον, αποτελεσματική ακρίβεια και καμία ζημιά στο υπόστρωμα, καθιστώντας τον εφαρμόσιμο σε διάφορα σενάρια.
Καθαρισμός με λέιζερ
Πράσινο και Αποτελεσματικό
Η βιομηχανία ελαστικών, η βιομηχανία νέας ενέργειας και η βιομηχανία μηχανημάτων κατασκευής, μεταξύ άλλων, εφαρμόζουν ευρέως τον καθαρισμό με λέιζερ.Στην εποχή των στόχων "διπλού άνθρακα", ο καθαρισμός με λέιζερ αναδεικνύεται ως νέα λύση στην παραδοσιακή αγορά καθαρισμού λόγω της υψηλής απόδοσης, του ακριβούς ελέγχου και των φιλικών προς το περιβάλλον χαρακτηριστικών του.
Έννοια του καθαρισμού με λέιζερ:
Ο καθαρισμός με λέιζερ περιλαμβάνει την εστίαση των ακτίνων λέιζερ στην επιφάνεια του υλικού για την ταχεία εξάτμιση ή την απομάκρυνση των ρύπων της επιφάνειας, επιτυγχάνοντας καθαρισμό της επιφάνειας του υλικού.Σε σύγκριση με διάφορες παραδοσιακές μεθόδους φυσικού ή χημικού καθαρισμού, ο καθαρισμός με λέιζερ χαρακτηρίζεται από καμία επαφή, χωρίς αναλώσιμα, χωρίς ρύπανση, υψηλή ακρίβεια και ελάχιστη ή καθόλου ζημιά, καθιστώντας τον ιδανική επιλογή για τη νέα γενιά τεχνολογίας βιομηχανικού καθαρισμού.
Αρχή του καθαρισμού με λέιζερ:
Η αρχή του καθαρισμού με λέιζερ είναι πολύπλοκη και μπορεί να περιλαμβάνει τόσο φυσικές όσο και χημικές διεργασίες.Σε πολλές περιπτώσεις κυριαρχούν οι φυσικές διεργασίες που συνοδεύονται από μερικές χημικές αντιδράσεις.Οι κύριες διεργασίες μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε τρεις τύπους: διαδικασία εξάτμισης, διαδικασία κρούσης και διαδικασία ταλάντωσης.
Διαδικασία αεριοποίησης:
Όταν εφαρμόζεται ακτινοβολία λέιζερ υψηλής ενέργειας στην επιφάνεια ενός υλικού, η επιφάνεια απορροφά την ενέργεια λέιζερ και τη μετατρέπει σε εσωτερική ενέργεια, προκαλώντας ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας.Αυτή η αύξηση της θερμοκρασίας φτάνει ή υπερβαίνει τη θερμοκρασία εξάτμισης του υλικού, προκαλώντας την αποκόλληση των ρύπων από την επιφάνεια του υλικού με τη μορφή ατμού.Η επιλεκτική εξάτμιση συμβαίνει συχνά όταν ο ρυθμός απορρόφησης των ρύπων στο λέιζερ είναι σημαντικά υψηλότερος από αυτόν του υποστρώματος.Χαρακτηριστικό παράδειγμα εφαρμογής είναι ο καθαρισμός ρύπων σε πέτρινες επιφάνειες.Όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα, οι ρύποι στην επιφάνεια της πέτρας απορροφούν έντονα το λέιζερ και εξατμίζονται γρήγορα.Μόλις αφαιρεθούν εντελώς οι ρύποι και το λέιζερ ακτινοβολήσει την επιφάνεια της πέτρας, η απορρόφηση είναι ασθενέστερη και περισσότερη ενέργεια λέιζερ διασκορπίζεται στην επιφάνεια της πέτρας.Κατά συνέπεια, υπάρχει ελάχιστη αλλαγή στη θερμοκρασία της επιφάνειας της πέτρας, προστατεύοντάς την από ζημιές.
Μια τυπική διαδικασία που περιλαμβάνει κυρίως χημική δράση συμβαίνει κατά τον καθαρισμό οργανικών ρύπων με λέιζερ υπεριώδους μήκους κύματος, μια διαδικασία γνωστή ως αφαίρεση με λέιζερ.Τα υπεριώδη λέιζερ έχουν μικρότερα μήκη κύματος και υψηλότερη ενέργεια φωτονίων.Για παράδειγμα, ένα λέιζερ excimer KrF με μήκος κύματος 248 nm έχει ενέργεια φωτονίων 5 eV, η οποία είναι 40 φορές μεγαλύτερη από αυτή των φωτονίων λέιζερ CO2 (0,12 eV).Τέτοια υψηλή ενέργεια φωτονίων είναι αρκετή για να σπάσει τους μοριακούς δεσμούς σε οργανικά υλικά, προκαλώντας τη θραύση των δεσμών CC, CH, CO κ.λπ. στους οργανικούς ρύπους κατά την απορρόφηση της ενέργειας φωτονίων του λέιζερ, οδηγώντας σε πυρολυτική αεριοποίηση και απομάκρυνση από το επιφάνεια.
Διαδικασία σοκ στον καθαρισμό με λέιζερ:
Η διαδικασία σοκ στον καθαρισμό με λέιζερ περιλαμβάνει μια σειρά αντιδράσεων που συμβαίνουν κατά την αλληλεπίδραση μεταξύ του λέιζερ και του υλικού, με αποτέλεσμα τα κρουστικά κύματα να προσκρούουν στην επιφάνεια του υλικού.Υπό την επίδραση αυτών των κρουστικών κυμάτων, οι επιφανειακοί ρύποι θρυμματίζονται σε σκόνη ή θραύσματα, ξεφλουδίζοντας μακριά από την επιφάνεια.Οι μηχανισμοί που προκαλούν αυτά τα κρουστικά κύματα ποικίλλουν, συμπεριλαμβανομένου του πλάσματος, των ατμών και των φαινομένων ταχείας θερμικής διαστολής και συστολής.
Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τα κρουστικά κύματα πλάσματος, μπορούμε να καταλάβουμε εν συντομία πώς η διαδικασία κρούσης στον καθαρισμό με λέιζερ απομακρύνει τους επιφανειακούς ρύπους.Με την εφαρμογή λέιζερ εξαιρετικά μικρού πλάτους παλμού (ns) και εξαιρετικά υψηλής ισχύος αιχμής (107–1010 W／cm2), η θερμοκρασία της επιφάνειας μπορεί να αυξηθεί απότομα σε θερμοκρασίες εξάτμισης ακόμα και αν η επιφανειακή απορρόφηση του λέιζερ είναι ασθενής.Αυτή η ταχεία αύξηση της θερμοκρασίας σχηματίζει ατμό πάνω από την επιφάνεια του υλικού, όπως φαίνεται στην εικόνα (α).Η θερμοκρασία των ατμών μπορεί να φτάσει τους 104 – 105 Κ, αρκετά για να ιονίσει τον ίδιο τον ατμό ή τον περιβάλλοντα αέρα, σχηματίζοντας ένα πλάσμα.Το πλάσμα εμποδίζει το λέιζερ να φτάσει στην επιφάνεια του υλικού, εμποδίζοντας πιθανώς την εξάτμιση της επιφάνειας.Ωστόσο, το πλάσμα συνεχίζει να απορροφά ενέργεια λέιζερ, αυξάνοντας περαιτέρω τη θερμοκρασία του και δημιουργώντας μια τοπική κατάσταση εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης.Αυτό δημιουργεί μια στιγμιαία πρόσκρουση 1-100 kbar στην επιφάνεια του υλικού και σταδιακά μεταδίδεται προς τα μέσα, όπως φαίνεται στις εικόνες (β) και (γ).Κάτω από την πρόσκρουση του κρουστικού κύματος, οι επιφανειακοί ρύποι σπάνε σε μικροσκοπική σκόνη, σωματίδια ή θραύσματα.Όταν το λέιζερ απομακρύνεται από την ακτινοβολούμενη θέση, το πλάσμα εξαφανίζεται αμέσως, δημιουργώντας μια τοπική αρνητική πίεση και τα σωματίδια ή θραύσματα των ρύπων απομακρύνονται από την επιφάνεια, όπως φαίνεται στην εικόνα (δ).
Διαδικασία ταλάντωσης στον καθαρισμό με λέιζερ:
Στη διαδικασία ταλάντωσης του καθαρισμού με λέιζερ, τόσο η θέρμανση όσο και η ψύξη του υλικού συμβαίνουν εξαιρετικά γρήγορα υπό την επίδραση λέιζερ βραχέων παλμών.Λόγω των διαφορετικών συντελεστών θερμικής διαστολής των διαφόρων υλικών, οι επιφανειακοί ρύποι και το υπόστρωμα υφίστανται θερμική διαστολή και συστολή διαφορετικών βαθμών υψηλής συχνότητας όταν εκτίθενται σε ακτινοβολία λέιζερ βραχέων παλμών.Αυτό οδηγεί σε μια ταλαντωτική επίδραση που προκαλεί την αποκόλληση των ρύπων από την επιφάνεια του υλικού.
Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας αποφλοίωσης, ενδέχεται να μην συμβεί εξάτμιση του υλικού, ούτε να σχηματιστεί απαραίτητα πλάσμα.Αντίθετα, η διαδικασία βασίζεται στις δυνάμεις διάτμησης που δημιουργούνται στη διεπιφάνεια μεταξύ του ρύπου και του υποστρώματος υπό την ταλαντωτική δράση, οι οποίες διασπούν τον δεσμό μεταξύ τους.Μελέτες έχουν δείξει ότι η ελαφρά αύξηση της γωνίας πρόσπτωσης του λέιζερ μπορεί να ενισχύσει την επαφή μεταξύ του λέιζερ, των σωματιδιακών ρύπων και της διεπαφής του υποστρώματος.Αυτή η προσέγγιση μειώνει το όριο για τον καθαρισμό με λέιζερ, καθιστώντας το ταλαντευτικό αποτέλεσμα πιο έντονο και βελτιώνοντας την αποτελεσματικότητα καθαρισμού.Ωστόσο, η γωνία πρόσπτωσης δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλη, καθώς μια πολύ υψηλή γωνία μπορεί να μειώσει την ενεργειακή πυκνότητα που δρα στην επιφάνεια του υλικού, αποδυναμώνοντας έτσι την ικανότητα καθαρισμού του λέιζερ.
Βιομηχανικές εφαρμογές καθαρισμού με λέιζερ:
1: Βιομηχανία καλουπιών
Ο καθαρισμός με λέιζερ επιτρέπει τον καθαρισμό των καλουπιών χωρίς επαφή, διασφαλίζοντας την ασφάλεια των επιφανειών του καλουπιού.Εγγυάται ακρίβεια και μπορεί να καθαρίσει σωματίδια βρωμιάς σε επίπεδο μικρότερο του μικρού που οι παραδοσιακές μέθοδοι καθαρισμού μπορεί να δυσκολεύονται να αφαιρέσουν.Αυτό επιτυγχάνει πραγματικό καθαρισμό χωρίς ρύπους, αποτελεσματικό και υψηλής ποιότητας.
2: Βιομηχανία οργάνων ακριβείας
Στις μηχανολογικές βιομηχανίες ακριβείας, τα εξαρτήματα πρέπει συχνά να αφαιρούν εστέρες και ορυκτέλαια που χρησιμοποιούνται για λίπανση και αντοχή στη διάβρωση.Οι χημικές μέθοδοι χρησιμοποιούνται συνήθως για τον καθαρισμό, αλλά συχνά αφήνουν υπολείμματα.Ο καθαρισμός με λέιζερ μπορεί να αφαιρέσει πλήρως τους εστέρες και τα ορυκτέλαια χωρίς να καταστρέψει την επιφάνεια των εξαρτημάτων.Οι εκρήξεις στρωμάτων οξειδίου που προκαλούνται από λέιζερ στις επιφάνειες των εξαρτημάτων έχουν ως αποτέλεσμα κρουστικά κύματα, προκαλώντας την απομάκρυνση των ρύπων χωρίς μηχανική αλληλεπίδραση.
3: Σιδηροδρομική βιομηχανία
Επί του παρόντος, ο καθαρισμός των σιδηροτροχιών πριν από τη συγκόλληση χρησιμοποιεί κυρίως λείανση και λείανση τροχών, οδηγώντας σε σοβαρή ζημιά στο υπόστρωμα και υπολειπόμενη καταπόνηση.Επιπλέον, καταναλώνει σημαντική ποσότητα λειαντικών αναλώσιμων, με αποτέλεσμα υψηλό κόστος και σοβαρή ρύπανση από σκόνη.Ο καθαρισμός με λέιζερ μπορεί να προσφέρει μια τεχνική καθαρισμού υψηλής ποιότητας, αποτελεσματικής και φιλικής προς το περιβάλλον για την παραγωγή σιδηροδρομικών γραμμών υψηλής ταχύτητας στην Κίνα.Αντιμετωπίζει ζητήματα όπως άνευ ραφής τρύπες σιδηροτροχιών, γκρίζες κηλίδες και ελαττώματα συγκόλλησης, ενισχύοντας τη σταθερότητα και την ασφάλεια των λειτουργιών σιδηροδρόμων υψηλής ταχύτητας.
4: Αεροπορική Βιομηχανία
Οι επιφάνειες του αεροσκάφους πρέπει να βαφτούν ξανά μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, αλλά πριν από τη βαφή, το παλιό χρώμα πρέπει να αφαιρεθεί εντελώς.Η χημική εμβάπτιση/σκούπισμα είναι μια σημαντική μέθοδος απογύμνωσης βαφής στον τομέα των αερομεταφορών, η οποία προκαλεί σημαντική χημική σπατάλη και αδυναμία επίτευξης τοπικής αφαίρεσης χρώματος για συντήρηση.Ο καθαρισμός με λέιζερ μπορεί να επιτύχει υψηλής ποιότητας αφαίρεση του χρώματος από την επιφάνεια του δέρματος του αεροσκάφους και προσαρμόζεται εύκολα στην αυτοματοποιημένη παραγωγή.Επί του παρόντος, αυτή η τεχνολογία έχει αρχίσει να εφαρμόζεται στη συντήρηση ορισμένων μοντέλων αεροσκαφών υψηλής τεχνολογίας στο εξωτερικό.
5: Ναυτιλιακή Βιομηχανία
Ο καθαρισμός πριν από την παραγωγή στη ναυτιλιακή βιομηχανία χρησιμοποιεί συνήθως μεθόδους αμμοβολής, προκαλώντας σοβαρή ρύπανση από σκόνη στο περιβάλλον.Καθώς η αμμοβολή σταδιακά απαγορεύεται, οδήγησε σε μείωση της παραγωγής ή ακόμα και παύση λειτουργίας των ναυπηγικών εταιρειών.Η τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ θα παρέχει μια πράσινη και χωρίς ρύπανση λύση καθαρισμού για την αντιδιαβρωτική επίστρωση των επιφανειών του πλοίου.
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。
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-16-2024