Tehnologija laserskog čišćenja koristi lasere male širine pulsa i velike gustoće snage na površini predmeta koji se čisti.Kombiniranim učincima brze vibracije, isparavanja, razgradnje i plazma ljuštenja, kontaminanti, mrlje hrđe ili premazi na površini prolaze kroz trenutno isparavanje i odvajanje, postižući čišćenje površine.
Lasersko čišćenje nudi prednosti kao što su beskontaktno, ekološki prihvatljivo, učinkovita preciznost i bez oštećenja podloge, što ga čini primjenjivim u različitim scenarijima.
Lasersko čišćenje
Zeleno i učinkovito
Industrija guma, industrija nove energije i industrija građevinskih strojeva, među ostalima, široko primjenjuju lasersko čišćenje.U eri ciljeva "dvostrukog ugljika", lasersko čišćenje se pojavljuje kao novo rješenje na tradicionalnom tržištu čišćenja zbog svoje visoke učinkovitosti, precizne upravljivosti i ekološki prihvatljivih karakteristika.
Koncept laserskog čišćenja:
Lasersko čišćenje uključuje fokusiranje laserskih zraka na površinu materijala radi brzog isparavanja ili ljuštenja površinskih onečišćenja, čime se postiže čišćenje površine materijala.U usporedbi s raznim tradicionalnim fizičkim ili kemijskim metodama čišćenja, lasersko čišćenje karakterizira beskontaktno, bez potrošnog materijala, bez zagađenja, visoka preciznost i minimalna ili nikakva oštećenja, što ga čini idealnim izborom za novu generaciju industrijske tehnologije čišćenja.
Princip laserskog čišćenja:
Princip laserskog čišćenja je složen i može uključivati fizičke i kemijske procese.U mnogim slučajevima dominiraju fizikalni procesi popraćeni djelomičnim kemijskim reakcijama.Glavni procesi mogu se kategorizirati u tri vrste: proces isparavanja, proces šoka i proces oscilacije.
Proces rasplinjavanja:
Kada se visokoenergetsko lasersko zračenje primijeni na površinu materijala, površina apsorbira lasersku energiju i pretvara je u unutarnju energiju, uzrokujući brzo povećanje površinske temperature.Ovaj porast temperature doseže ili premašuje temperaturu isparavanja materijala, uzrokujući odvajanje kontaminanata s površine materijala u obliku pare.Selektivno isparavanje često se događa kada je stopa apsorpcije kontaminanata u laseru znatno veća od stope apsorpcije supstrata.Tipičan primjer primjene je čišćenje prljavštine na kamenim površinama.Kao što je prikazano na donjem dijagramu, onečišćenja na površini kamena snažno apsorbiraju laser i brzo ispare.Nakon što su kontaminanti potpuno uklonjeni i laser ozrači površinu kamena, apsorpcija je slabija, a više energije lasera se raspršuje po površini kamena.Posljedično, postoji minimalna promjena temperature površine kamena, čime se štiti od oštećenja.
Tipičan proces koji primarno uključuje kemijsko djelovanje događa se prilikom čišćenja organskih kontaminanata laserima ultraljubičastih valnih duljina, proces poznat kao laserska ablacija.Ultraljubičasti laseri imaju kraće valne duljine i veću energiju fotona.Na primjer, KrF excimer laser valne duljine 248 nm ima energiju fotona od 5 eV, što je 40 puta više od energije fotona CO2 lasera (0,12 eV).Takva visoka energija fotona dovoljna je za kidanje molekularnih veza u organskim materijalima, uzrokujući lomljenje veza CC, CH, CO, itd. u organskim kontaminantima nakon apsorpcije energije fotona lasera, što dovodi do pirolitičke rasplinjavanja i uklanjanja iz površinski.
Šok proces u laserskom čišćenju:
Proces šoka u laserskom čišćenju uključuje niz reakcija koje se događaju tijekom interakcije između lasera i materijala, što rezultira udarnim valovima koji utječu na površinu materijala.Pod utjecajem ovih udarnih valova, površinski kontaminanti raspadaju se u prašinu ili fragmente, ljušteći se s površine.Mehanizmi koji uzrokuju te udarne valove su različiti, uključujući plazmu, paru i fenomene brzog toplinskog širenja i kontrakcije.
Uzimajući plazma udarne valove kao primjer, možemo ukratko razumjeti kako šok proces u laserskom čišćenju uklanja površinske kontaminante.Primjenom lasera ultrakratke pulsne širine (ns) i ultravisoke vršne snage (107– 1010 W／cm2), površinska temperatura može naglo porasti do temperatura isparavanja čak i ako je površinska apsorpcija lasera slaba.Ovo brzo povećanje temperature stvara paru iznad površine materijala, kao što je prikazano na slici (a).Temperatura pare može doseći 104 – 105 K, što je dovoljno da ionizira samu paru ili okolni zrak, stvarajući plazmu.Plazma sprječava laser da dopre do površine materijala, što može zaustaviti površinsko isparavanje.Međutim, plazma nastavlja apsorbirati lasersku energiju, dodatno povećavajući svoju temperaturu i stvarajući lokalno stanje ekstremno visoke temperature i tlaka.Ovo stvara trenutni udar od 1-100 kbar na površinu materijala i postupno se prenosi prema unutra, kao što je prikazano na slikama (b) i (c).Pod udarom udarnog vala, površinski kontaminanti se lome u sitnu prašinu, čestice ili fragmente.Kada se laser odmakne od ozračenog mjesta, plazma odmah nestaje, stvarajući lokalni negativni tlak, a čestice ili fragmenti onečišćenja uklanjaju se s površine, kao što je prikazano na slici (d).
Oscilacijski proces u laserskom čišćenju:
U oscilacijskom procesu laserskog čišćenja dolazi do iznimno brzog zagrijavanja i hlađenja materijala pod utjecajem lasera s kratkim impulsima.Zbog različitih koeficijenata toplinskog širenja različitih materijala, površinski kontaminanti i supstrat prolaze kroz visokofrekventno toplinsko širenje i skupljanje različitih stupnjeva kada su izloženi kratkom pulsnom laserskom zračenju.To dovodi do oscilirajućeg učinka koji uzrokuje ljuštenje onečišćenja s površine materijala.
Tijekom ovog procesa ljuštenja možda neće doći do isparavanja materijala, niti se nužno stvara plazma.Umjesto toga, proces se oslanja na sile smicanja nastale na granici između onečišćenja i podloge pod oscilatornim djelovanjem, koje prekidaju vezu između njih.Studije su pokazale da lagano povećanje upadnog kuta lasera može poboljšati kontakt između lasera, čestica onečišćenja i sučelja podloge.Ovaj pristup snižava prag za lasersko čišćenje, čineći oscilirajući učinak izraženijim i poboljšavajući učinkovitost čišćenja.Međutim, upadni kut ne smije biti prevelik, jer vrlo veliki kut može smanjiti gustoću energije koja djeluje na površinu materijala, čime se slabi sposobnost čišćenja lasera.
Industrijske primjene laserskog čišćenja:
1: Industrija plijesni
Lasersko čišćenje omogućuje beskontaktno čišćenje kalupa, čime se osigurava sigurnost površina kalupa.Jamči preciznost i može očistiti čestice prljavštine ispod mikrona koje tradicionalne metode čišćenja teško mogu ukloniti.Time se postiže pravo čišćenje bez zagađenja, učinkovito i visokokvalitetno.
2: Industrija preciznih instrumenata
U industriji precizne mehanike, komponente često moraju imati uklonjene estere i mineralna ulja koja se koriste za podmazivanje i otpornost na koroziju.Za čišćenje se obično koriste kemijske metode, ali one često ostavljaju ostatke.Lasersko čišćenje može potpuno ukloniti estere i mineralna ulja bez oštećenja površine komponenti.Laserski inducirane eksplozije oksidnih slojeva na površinama komponenti rezultiraju udarnim valovima, uzrokujući uklanjanje kontaminanata bez mehaničke interakcije.
3: Željeznička industrija
Trenutačno čišćenje tračnica prije zavarivanja pretežno koristi brušenje kotača i brušenje, što dovodi do ozbiljnog oštećenja podloge i zaostalog naprezanja.Štoviše, troši značajnu količinu abrazivnih potrošnih materijala, što rezultira visokim troškovima i ozbiljnim zagađenjem prašinom.Lasersko čišćenje može pružiti visokokvalitetnu, učinkovitu i ekološki prihvatljivu tehniku čišćenja za proizvodnju tračnica za velike brzine u Kini.Rješava probleme kao što su bešavne rupe na tračnicama, sive mrlje i nedostaci zavarivanja, povećavajući stabilnost i sigurnost rada željeznice velikih brzina.
4: Zrakoplovna industrija
Površine zrakoplova potrebno je nakon određenog vremena prelakirati, ali prije bojanja potrebno je potpuno ukloniti staru boju.Kemijsko uranjanje/brisanje glavna je metoda skidanja boje u sektoru zrakoplovstva, koja uzrokuje značajan kemijski otpad i nemogućnost postizanja lokalnog uklanjanja boje za održavanje.Laserskim čišćenjem može se postići visokokvalitetno uklanjanje boje s površine oplate zrakoplova i lako je prilagodljivo automatiziranoj proizvodnji.Trenutno se ova tehnologija počela primjenjivati u održavanju nekih vrhunskih modela zrakoplova u inozemstvu.
5: Pomorska industrija
Čišćenje prije proizvodnje u pomorskoj industriji obično koristi metode pjeskarenja, što uzrokuje ozbiljno onečišćenje okolnog okoliša prašinom.Kako se pjeskarenje postupno zabranjuje, to je dovelo do smanjenja proizvodnje ili čak gašenja brodograđevnih tvrtki.Tehnologija laserskog čišćenja pružit će zeleno rješenje za čišćenje bez zagađenja za antikorozivni premaz brodskih površina.
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。
Vrijeme objave: 16. siječnja 2024