A tecnoloxía de limpeza con láser utiliza láseres de pulso estreito e de alta densidade de potencia na superficie do obxecto a limpar.A través dos efectos combinados da rápida vibración, vaporización, descomposición e descamación do plasma, os contaminantes, as manchas de ferruxe ou os revestimentos na superficie sofren unha evaporación e desprendemento instantáneos, logrando a limpeza da superficie.
A limpeza con láser ofrece vantaxes como o non contacto, o medio ambiente, a precisión eficiente e ningún dano ao substrato, polo que é aplicable en varios escenarios.
Limpeza con láser
Verde e eficiente
A industria de pneumáticos, a industria das novas enerxías e a industria de maquinaria de construción, entre outras, aplican amplamente a limpeza con láser.Na era dos obxectivos de "dobre carbono", a limpeza con láser está emerxendo como unha nova solución no mercado de limpeza tradicional debido á súa alta eficiencia, controlabilidade precisa e características respectuosas co medio ambiente.
Concepto de limpeza con láser:
A limpeza con láser consiste en enfocar os raios láser na superficie do material para vaporizar ou eliminar rapidamente os contaminantes da superficie, logrando a limpeza da superficie do material.En comparación con varios métodos de limpeza físicos ou químicos tradicionais, a limpeza con láser caracterízase por non ter contacto, sen consumibles, sen contaminación, con alta precisión e por un dano mínimo ou nulo, polo que é unha opción ideal para a nova xeración de tecnoloxía de limpeza industrial.
Principio de limpeza con láser:
O principio da limpeza con láser é complexo e pode implicar procesos físicos e químicos.En moitos casos, dominan os procesos físicos, acompañados de reaccións químicas parciais.Os principais procesos pódense clasificar en tres tipos: proceso de vaporización, proceso de choque e proceso de oscilación.
Proceso de gasificación:
Cando se aplica a radiación láser de alta enerxía á superficie dun material, a superficie absorbe a enerxía do láser e convértea en enerxía interna, o que fai que a temperatura da superficie aumente rapidamente.Este aumento da temperatura alcanza ou supera a temperatura de vaporización do material, facendo que os contaminantes se desprendan da superficie do material en forma de vapor.A vaporización selectiva ocorre a miúdo cando a taxa de absorción dos contaminantes ao láser é significativamente maior que a do substrato.Un exemplo de aplicación típico é a limpeza de sucidade en superficies de pedra.Como se mostra no diagrama de abaixo, os contaminantes da superficie da pedra absorben fortemente o láser e vaporízanse rapidamente.Unha vez que os contaminantes son completamente eliminados e o láser irradia a superficie da pedra, a absorción é máis débil e máis enerxía do láser é espallada pola superficie da pedra.En consecuencia, hai un cambio mínimo na temperatura da superficie da pedra, protexendo así dos danos.
Un proceso típico que implica principalmente acción química ocorre ao limpar contaminantes orgánicos con láseres de lonxitude de onda ultravioleta, un proceso coñecido como ablación con láser.Os láseres ultravioleta teñen lonxitudes de onda máis curtas e maior enerxía de fotóns.Por exemplo, un láser excimer KrF cunha lonxitude de onda de 248 nm ten unha enerxía fotónica de 5 eV, que é 40 veces maior que a dos fotóns láser de CO2 (0,12 eV).A enerxía fotónica tan alta é suficiente para romper os enlaces moleculares dos materiais orgánicos, o que fai que os enlaces CC, CH, CO, etc. superficie.
Proceso de choque na limpeza con láser:
O proceso de choque na limpeza con láser implica unha serie de reaccións que se producen durante a interacción entre o láser e o material, producindo ondas de choque que impactan na superficie do material.Baixo a influencia destas ondas de choque, os contaminantes superficiais esnaquizanse en po ou fragmentos, que se desprenden da superficie.Os mecanismos que causan estas ondas de choque son variados, incluíndo plasma, vapor e fenómenos de expansión e contracción térmicas rápidas.
Tomando como exemplo as ondas de choque de plasma, podemos comprender brevemente como o proceso de choque na limpeza con láser elimina os contaminantes da superficie.Coa aplicación de láseres de pulso ultracurto (ns) e potencia de pico ultra alta (107–1010 W／cm2), a temperatura da superficie pode aumentar bruscamente ata as temperaturas de vaporización aínda que a absorción superficial do láser sexa débil.Este rápido aumento da temperatura forma vapor sobre a superficie do material, como se mostra na ilustración (a).A temperatura do vapor pode alcanzar os 104 – 105 K, o suficiente para ionizar o propio vapor ou o aire circundante, formando un plasma.O plasma impide que o láser chegue á superficie do material, posiblemente detendo a vaporización da superficie.Non obstante, o plasma segue absorbendo enerxía do láser, aumentando aínda máis a súa temperatura e creando un estado localizado de temperatura e presión extremadamente altas.Isto xera un impacto momentáneo de 1-100 kbar na superficie do material e transmítese progresivamente cara a dentro, como se mostra nas ilustracións (b) e (c).Baixo o impacto da onda de choque, os contaminantes da superficie fractúranse en pequenos po, partículas ou fragmentos.Cando o láser se afasta do lugar irradiado, o plasma desaparece rapidamente, creando unha presión negativa local, e as partículas ou fragmentos dos contaminantes son eliminados da superficie, como se mostra na ilustración (d).
Proceso de oscilación na limpeza con láser:
No proceso de oscilación da limpeza con láser, tanto o quecemento como o arrefriamento do material ocorren moi rapidamente baixo a influencia dos láseres de pulso curto.Debido aos diferentes coeficientes de expansión térmica de diversos materiais, os contaminantes superficiais e o substrato sofren unha expansión térmica de alta frecuencia e contraccións de diversos graos cando se expón á irradiación láser de pulso curto.Isto leva a un efecto oscilatorio que fai que os contaminantes se desprendan da superficie do material.
Durante este proceso de pelado, é posible que non se produza a vaporización do material nin se forme necesariamente plasma.En cambio, o proceso depende das forzas de cizallamento xeradas na interface entre o contaminante e o substrato baixo a acción oscilatoria, que rompen a unión entre eles.Os estudos demostraron que un aumento lixeiro do ángulo de incidencia do láser pode mellorar o contacto entre o láser, os contaminantes en partículas e a interface do substrato.Este enfoque reduce o limiar para a limpeza con láser, facendo que o efecto oscilatorio sexa máis pronunciado e mellorando a eficiencia da limpeza.Non obstante, o ángulo de incidencia non debe ser demasiado grande, xa que un ángulo moi alto pode reducir a densidade de enerxía que actúa sobre a superficie do material, debilitando así a capacidade de limpeza do láser.
Aplicacións industriais da limpeza con láser:
1: Industria de moldes
A limpeza con láser permite a limpeza sen contacto dos moldes, garantindo a seguridade das superficies dos moldes.Garante a precisión e pode limpar partículas de sucidade de nivel inferior ao micron que os métodos de limpeza tradicionais poden ter dificultades para eliminar.Isto conséguese unha verdadeira limpeza sen contaminación, eficiente e de alta calidade.
2: Industria de instrumentos de precisión
Nas industrias mecánicas de precisión, os compoñentes a miúdo necesitan eliminar os ésteres e os aceites minerais utilizados para a lubricación e a resistencia á corrosión.Os métodos químicos empréganse habitualmente para a limpeza, pero a miúdo deixan residuos.A limpeza con láser pode eliminar completamente os ésteres e os aceites minerais sen danar a superficie dos compoñentes.As explosións de capas de óxido inducidas por láser nas superficies dos compoñentes producen ondas de choque, que provocan a eliminación de contaminantes sen interacción mecánica.
3: Industria ferroviaria
Na actualidade, a limpeza dos carriles antes da soldadura utiliza predominantemente o esmerilado e o lixado das rodas, o que provoca graves danos no substrato e tensión residual.Ademais, consome unha cantidade importante de consumibles abrasivos, o que resulta en altos custos e grave contaminación por po.A limpeza con láser pode proporcionar unha técnica de limpeza de alta calidade, eficiente e respectuosa co medio ambiente para a produción de vías ferroviarias de alta velocidade en China.Aborda problemas como buratos de ferrocarril sen costura, puntos grises e defectos de soldadura, mellorando a estabilidade e seguridade das operacións ferroviarias de alta velocidade.
4: Industria da aviación
As superficies das aeronaves deben ser repintadas despois dun certo período, pero antes de pintar, a pintura antiga debe eliminarse por completo.A inmersión/limpado con produtos químicos é un método de decapado de pintura importante no sector da aviación, que provoca un importante desperdicio químico e a imposibilidade de lograr a eliminación de pintura localizada para o mantemento.A limpeza con láser pode lograr unha eliminación de alta calidade da pintura da superficie da pel do avión e é facilmente adaptable á produción automatizada.Actualmente, esta tecnoloxía comezou a aplicarse no mantemento dalgúns modelos de avións de gama alta no estranxeiro.
5: Industria Marítima
A limpeza previa á produción na industria marítima adoita empregar métodos de chorro de area, causando unha grave contaminación por po no medio ambiente.A medida que se está prohibindo paulatinamente o chorro de area, provocou a redución da produción ou mesmo a paralización das empresas de construción naval.A tecnoloxía de limpeza con láser proporcionará unha solución de limpeza ecolóxica e libre de contaminación para o revestimento anticorrosión das superficies dos buques.
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 publicación: 16-xan-2024