فناوری تمیز کردن لیزر از لیزرهای باریک با پهنای پالس با چگالی توان بالا بر روی سطح جسم مورد تمیز کردن استفاده می کند.از طریق اثرات ترکیبی ارتعاش سریع، تبخیر، تجزیه و لایه برداری پلاسما، آلاینده ها، لکه های زنگ زدگی یا پوشش های سطح تحت تبخیر و جدا شدن فوری قرار می گیرند و به تمیز کردن سطح می رسند.
تمیز کردن لیزر مزایایی مانند عدم تماس، سازگار با محیط زیست، دقت کارآمد و بدون آسیب به بستر را ارائه می دهد که باعث می شود در سناریوهای مختلف قابل استفاده باشد.
تمیز کردن لیزر
سبز و کارآمد
صنعت تایر، صنعت انرژی های جدید و صنعت ماشین آلات ساختمانی، در میان دیگران، به طور گسترده ای از تمیز کردن لیزر استفاده می کنند.در عصر اهداف "کربن دوگانه"، تمیز کردن لیزر به دلیل کارایی بالا، قابلیت کنترل دقیق و ویژگی های سازگار با محیط زیست به عنوان یک راه حل جدید در بازار نظافت سنتی در حال ظهور است.
مفهوم تمیز کردن لیزر:
تمیز کردن لیزر شامل متمرکز کردن پرتوهای لیزر بر روی سطح مواد برای تبخیر یا جدا کردن سریع آلاینده‌های سطح است و به تمیز کردن سطح مواد می‌پردازد.در مقایسه با روش‌های مختلف تمیز کردن فیزیکی یا شیمیایی سنتی، تمیز کردن لیزری بدون تماس، بدون مواد مصرفی، بدون آلودگی، دقت بالا و حداقل آسیب یا بدون آسیب مشخص می‌شود و آن را به انتخابی ایده‌آل برای نسل جدید فناوری نظافت صنعتی تبدیل می‌کند.
اصل تمیز کردن لیزر:
اصل تمیز کردن لیزر پیچیده است و ممکن است شامل فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی باشد.در بسیاری از موارد، فرآیندهای فیزیکی غالب هستند که با واکنش های شیمیایی جزئی همراه هستند.فرآیندهای اصلی را می توان به سه نوع طبقه بندی کرد: فرآیند تبخیر، فرآیند ضربه و فرآیند نوسان.
فرآیند گازسازی:
هنگامی که تابش لیزر پرانرژی به سطح یک ماده اعمال می شود، سطح انرژی لیزر را جذب کرده و آن را به انرژی داخلی تبدیل می کند و باعث می شود دمای سطح به سرعت افزایش یابد.این افزایش دما به دمای تبخیر مواد می رسد یا از آن فراتر می رود و باعث می شود آلاینده ها به شکل بخار از سطح مواد جدا شوند.تبخیر انتخابی اغلب زمانی اتفاق می‌افتد که میزان جذب آلاینده‌ها به لیزر به‌طور قابل‌توجهی بیشتر از سطح زیرلایه باشد.یک مثال کاربردی معمولی، تمیز کردن خاک روی سطوح سنگی است.همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است، آلودگی های روی سطح سنگ به شدت لیزر را جذب کرده و به سرعت تبخیر می شوند.هنگامی که آلاینده ها به طور کامل حذف شدند و لیزر به سطح سنگ تابش می کند، جذب ضعیف تر می شود و انرژی لیزر بیشتری توسط سطح سنگ پراکنده می شود.در نتیجه، حداقل تغییر در دمای سطح سنگ وجود دارد و در نتیجه آن را از آسیب محافظت می کند.
یک فرآیند معمولی که عمدتاً شامل اقدامات شیمیایی می‌شود، هنگام تمیز کردن آلاینده‌های آلی با لیزرهای طول موج فرابنفش، فرآیندی که به عنوان فرسایش لیزری شناخته می‌شود، رخ می‌دهد.لیزرهای فرابنفش دارای طول موج کوتاه تر و انرژی فوتون بالاتر هستند.به عنوان مثال، یک لیزر اگزایمر KrF با طول موج 248 نانومتر دارای انرژی فوتون 5 eV است که 40 برابر بیشتر از فوتون های لیزر CO2 (0.12 eV) است.چنین انرژی فوتون بالایی برای شکستن پیوندهای مولکولی در مواد آلی کافی است، و باعث می شود که پیوندهای CC، CH، CO و غیره در آلاینده های آلی با جذب انرژی فوتون لیزر شکسته شوند و منجر به تبدیل شدن به گاز پیرولیتیک و حذف از لیزر شود. سطح
فرآیند شوک در تمیز کردن لیزر:
فرآیند شوک در تمیز کردن لیزر شامل مجموعه‌ای از واکنش‌ها است که در طول تعامل بین لیزر و ماده رخ می‌دهد و در نتیجه امواج ضربه‌ای بر سطح ماده تأثیر می‌گذارد.تحت تأثیر این امواج ضربه ای، آلاینده های سطحی به صورت گرد و غبار یا تکه تکه می شوند و از سطح جدا می شوند.مکانیسم های ایجاد کننده این امواج ضربه ای متنوع هستند، از جمله پلاسما، بخار، و پدیده های انبساط و انقباض حرارتی سریع.
با در نظر گرفتن امواج ضربه ای پلاسما به عنوان مثال، می توانیم به طور خلاصه بفهمیم که چگونه فرآیند شوک در تمیز کردن لیزر، آلودگی های سطح را حذف می کند.با استفاده از لیزرهای عرض پالس بسیار کوتاه (ns) و توان پیک فوق العاده بالا (107-1010 W×cm2)، دمای سطح می تواند به شدت تا دمای تبخیر افزایش یابد حتی اگر جذب سطحی لیزر ضعیف باشد.همانطور که در شکل (الف) نشان داده شده است، این افزایش سریع دما در بالای سطح ماده بخار تشکیل می دهد.دمای بخار می تواند به 104 تا 105 کلوین برسد که برای یونیزه کردن خود بخار یا هوای اطراف کافی است و پلاسما را تشکیل می دهد.پلاسما از رسیدن لیزر به سطح مواد جلوگیری می کند و احتمالاً تبخیر سطح را متوقف می کند.با این حال، پلاسما به جذب انرژی لیزر ادامه می‌دهد و دمای آن را بیشتر می‌کند و حالت موضعی دما و فشار بسیار بالا ایجاد می‌کند.همانطور که در تصاویر (b) و (c) نشان داده شده است، این یک ضربه لحظه ای 1-100 کیلوبار روی سطح ماده ایجاد می کند و به تدریج به داخل منتقل می شود.تحت تاثیر موج ضربه ای، آلاینده های سطحی به گرد و غبار، ذرات یا قطعات ریز شکسته می شوند.هنگامی که لیزر از محل تابش دور می شود، پلاسما به سرعت ناپدید می شود و فشار منفی موضعی ایجاد می کند و ذرات یا قطعات آلاینده از سطح حذف می شوند، همانطور که در شکل (د) نشان داده شده است.
فرآیند نوسان در تمیز کردن لیزر:
در فرآیند نوسان تمیز کردن لیزر، گرمایش و سرمایش مواد تحت تأثیر لیزرهای پالس کوتاه بسیار سریع اتفاق می‌افتد.با توجه به ضرایب انبساط حرارتی مختلف مواد مختلف، آلاینده های سطحی و زیرلایه تحت انبساط حرارتی با فرکانس بالا و انقباض درجات مختلف زمانی که در معرض تابش لیزر پالس کوتاه قرار می گیرند.این منجر به یک اثر نوسانی می شود که باعث می شود آلاینده ها از سطح مواد جدا شوند.
در طی این فرآیند لایه برداری، ممکن است تبخیر مواد رخ ندهد و لزوماً پلاسما نیز تشکیل نمی شود.در عوض، فرآیند متکی بر نیروهای برشی ایجاد شده در سطح مشترک بین آلاینده و بستر تحت عمل نوسانی است که پیوند بین آنها را می شکند.مطالعات نشان داده اند که افزایش جزئی زاویه تابش لیزر می تواند تماس بین لیزر، آلاینده های ذرات و سطح مشترک بستر را افزایش دهد.این روش آستانه تمیز کردن لیزر را کاهش می دهد و اثر نوسانی را بارزتر می کند و راندمان تمیز کردن را بهبود می بخشد.با این حال، زاویه تابش نباید خیلی بزرگ باشد، زیرا یک زاویه بسیار بالا می تواند چگالی انرژی را که بر روی سطح ماده تأثیر می گذارد، کاهش دهد، در نتیجه توانایی تمیز کردن لیزر را ضعیف می کند.
کاربردهای صنعتی تمیز کردن لیزر:
1: صنعت قالب
تمیز کردن لیزر امکان تمیز کردن بدون تماس قالب ها را فراهم می کند و از ایمنی سطوح قالب اطمینان می دهد.دقت را تضمین می‌کند و می‌تواند ذرات کثیفی در سطح زیر میکرون را که روش‌های تمیز کردن سنتی ممکن است برای از بین بردن آن مشکل داشته باشند، تمیز کند.این کار تمیز کردن واقعی بدون آلودگی، کارآمد و با کیفیت بالا را به دست می آورد.
2: صنعت ابزار دقیق
در صنایع مکانیکی دقیق، قطعات اغلب نیاز به حذف استرها و روغن های معدنی مورد استفاده برای روانکاری و مقاومت در برابر خوردگی دارند.روش‌های شیمیایی معمولاً برای تمیز کردن استفاده می‌شوند، اما اغلب بقایایی از خود باقی می‌گذارند.تمیز کردن لیزر می تواند استرها و روغن های معدنی را بدون آسیب رساندن به سطح اجزاء به طور کامل حذف کند.انفجار لایه های اکسید ناشی از لیزر بر روی سطوح اجزاء منجر به امواج ضربه ای می شود که باعث حذف آلاینده ها بدون تعامل مکانیکی می شود.
3: صنعت ریلی
در حال حاضر، تمیز کردن ریل قبل از جوشکاری عمدتاً از سنگ زنی و سنباده چرخ استفاده می کند که منجر به آسیب شدید بستر و تنش پسماند می شود.علاوه بر این، مقدار قابل توجهی از مواد مصرفی ساینده را مصرف می کند که منجر به هزینه های بالا و آلودگی شدید گرد و غبار می شود.تمیز کردن لیزر می تواند یک روش تمیز کردن با کیفیت بالا، کارآمد و سازگار با محیط زیست برای تولید خطوط راه آهن پرسرعت در چین ارائه دهد.این به مسائلی مانند سوراخ‌های ریل بدون درز، نقاط خاکستری، و عیوب جوشکاری می‌پردازد و پایداری و ایمنی عملیات راه‌آهن پرسرعت را افزایش می‌دهد.
4: صنعت هوانوردی
سطوح هواپیما پس از مدت معینی نیاز به رنگ آمیزی مجدد دارند اما قبل از رنگ آمیزی باید رنگ قدیمی به طور کامل پاک شود.غوطه وری/پاک کردن شیمیایی یک روش اصلی پاک کردن رنگ در بخش هوانوردی است که باعث ضایعات شیمیایی قابل توجه و ناتوانی در دستیابی به حذف موضعی رنگ برای تعمیر و نگهداری می شود.تمیز کردن لیزر می تواند رنگ را با کیفیت بالا از سطح پوست هواپیما حذف کند و به راحتی با تولید خودکار سازگار است.در حال حاضر استفاده از این فناوری در تعمیر و نگهداری برخی از مدل های هواپیمای پیشرفته در خارج از کشور آغاز شده است.
5: صنعت دریایی
تمیز کردن قبل از تولید در صنایع دریایی معمولاً از روش های سندبلاست استفاده می کند که باعث آلودگی شدید گرد و غبار در محیط اطراف می شود.از آنجایی که سندبلاست به تدریج ممنوع می شود، منجر به کاهش تولید یا حتی تعطیلی شرکت های کشتی سازی شده است.فن آوری تمیز کردن لیزر یک راه حل تمیز کننده سبز و بدون آلودگی برای پوشش ضد خوردگی سطوح کشتی ارائه می دهد.
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。
زمان ارسال: ژانویه 16-2024