Teknologi pembersihan laser menggunakan lebar pulsa sempit, laser dengan kepadatan daya tinggi pada permukaan objek yang akan dibersihkan.Melalui efek gabungan dari getaran cepat, penguapan, dekomposisi, dan pengelupasan plasma, kontaminan, noda karat, atau lapisan pada permukaan mengalami penguapan dan pelepasan seketika, sehingga mencapai pembersihan permukaan.
Pembersihan laser menawarkan keunggulan seperti non-kontak, ramah lingkungan, presisi efisien, dan tidak merusak media, sehingga dapat diterapkan dalam berbagai skenario.
Pembersihan Laser
Hijau dan Efisien
Industri ban, industri energi baru, dan industri mesin konstruksi antara lain banyak menerapkan pembersihan laser.Di era tujuan "karbon ganda", pembersihan laser muncul sebagai solusi baru di pasar pembersih tradisional karena efisiensinya yang tinggi, pengendalian yang tepat, dan karakteristik ramah lingkungan.
Konsep Pembersihan Laser:
Pembersihan laser melibatkan pemfokusan sinar laser pada permukaan material untuk menguapkan atau mengelupas kontaminan permukaan dengan cepat, sehingga mencapai pembersihan permukaan material.Dibandingkan dengan berbagai metode pembersihan fisik atau kimia tradisional, pembersihan laser ditandai dengan tidak adanya kontak, tidak ada bahan habis pakai, tidak ada polusi, presisi tinggi, dan kerusakan minimal atau tanpa kerusakan, menjadikannya pilihan ideal untuk teknologi pembersihan industri generasi baru.
Prinsip Pembersihan Laser:
Prinsip pembersihan laser rumit dan mungkin melibatkan proses fisik dan kimia.Dalam banyak kasus, proses fisik mendominasi, disertai dengan reaksi kimia parsial.Proses utama dapat dikategorikan menjadi tiga jenis: proses penguapan, proses guncangan, dan proses osilasi.
Proses Gasifikasi:
Ketika iradiasi laser berenergi tinggi diterapkan pada permukaan suatu material, permukaan tersebut menyerap energi laser dan mengubahnya menjadi energi internal, menyebabkan suhu permukaan meningkat dengan cepat.Kenaikan suhu ini mencapai atau melampaui suhu penguapan material, menyebabkan kontaminan terlepas dari permukaan material dalam bentuk uap.Penguapan selektif sering terjadi ketika tingkat penyerapan kontaminan ke laser jauh lebih tinggi dibandingkan dengan substrat.Contoh penerapannya adalah pembersihan kotoran pada permukaan batu.Seperti yang ditunjukkan pada diagram di bawah, kontaminan pada permukaan batu menyerap laser dengan kuat dan cepat menguap.Setelah kontaminan dihilangkan seluruhnya, dan laser menyinari permukaan batu, penyerapannya menjadi lebih lemah, dan lebih banyak energi laser yang dihamburkan ke permukaan batu.Akibatnya, perubahan suhu permukaan batu menjadi minimal, sehingga melindunginya dari kerusakan.
Proses tipikal yang terutama melibatkan aksi kimia terjadi saat membersihkan kontaminan organik dengan laser panjang gelombang ultraviolet, suatu proses yang dikenal sebagai ablasi laser.Laser ultraviolet memiliki panjang gelombang lebih pendek dan energi foton lebih tinggi.Misalnya, laser excimer KrF dengan panjang gelombang 248 nm memiliki energi foton sebesar 5 eV, 40 kali lebih tinggi dibandingkan foton laser CO2 (0,12 eV).Energi foton yang tinggi tersebut cukup untuk memutus ikatan molekul dalam bahan organik, menyebabkan ikatan CC, CH, CO, dll., dalam kontaminan organik putus saat menyerap energi foton laser, yang menyebabkan gasifikasi pirolitik dan penghilangan dari bahan organik. permukaan.
Proses Kejutan dalam Pembersihan Laser:
Proses guncangan dalam pembersihan laser melibatkan serangkaian reaksi yang terjadi selama interaksi antara laser dan material, sehingga menghasilkan gelombang kejut yang berdampak pada permukaan material.Di bawah pengaruh gelombang kejut ini, kontaminan permukaan pecah menjadi debu atau pecahan, terkelupas dari permukaan.Mekanisme yang menyebabkan gelombang kejut ini bervariasi, termasuk plasma, uap, serta fenomena ekspansi dan kontraksi termal yang cepat.
Dengan mengambil contoh gelombang kejut plasma, kita dapat memahami secara singkat bagaimana proses kejut dalam pembersihan laser menghilangkan kontaminan permukaan.Dengan penerapan laser dengan lebar pulsa sangat pendek (ns) dan daya puncak sangat tinggi (107–1010 W／cm2), suhu permukaan dapat meningkat tajam hingga suhu penguapan bahkan jika penyerapan permukaan laser lemah.Peningkatan suhu yang cepat ini membentuk uap di atas permukaan material, seperti terlihat pada ilustrasi (a).Temperatur uapnya bisa mencapai 104 – 105 K, cukup untuk mengionisasi uap itu sendiri atau udara di sekitarnya sehingga membentuk plasma.Plasma menghalangi laser mencapai permukaan material, kemungkinan menghentikan penguapan permukaan.Namun, plasma terus menyerap energi laser, sehingga semakin meningkatkan suhunya dan menciptakan keadaan terlokalisasi dengan suhu dan tekanan yang sangat tinggi.Hal ini menghasilkan dampak sesaat sebesar 1-100 kbar pada permukaan material dan secara progresif ditransmisikan ke dalam, seperti yang ditunjukkan pada ilustrasi (b) dan (c).Di bawah pengaruh gelombang kejut, kontaminan permukaan pecah menjadi debu, partikel, atau pecahan kecil.Ketika laser menjauh dari lokasi yang disinari, plasma segera menghilang, menciptakan tekanan negatif lokal, dan partikel atau fragmen kontaminan dihilangkan dari permukaan, seperti yang ditunjukkan pada ilustrasi (d).
Proses Osilasi dalam Pembersihan Laser:
Dalam proses osilasi pembersihan laser, pemanasan dan pendinginan material terjadi sangat cepat di bawah pengaruh laser pulsa pendek.Karena koefisien ekspansi termal yang berbeda dari berbagai bahan, kontaminan permukaan dan substrat mengalami ekspansi dan kontraksi termal frekuensi tinggi dengan derajat yang berbeda-beda ketika terkena iradiasi laser pulsa pendek.Hal ini menyebabkan efek osilasi yang menyebabkan kontaminan terkelupas dari permukaan material.
Selama proses pengelupasan ini, penguapan material mungkin tidak terjadi, plasma juga tidak terbentuk.Sebaliknya, proses ini bergantung pada gaya geser yang dihasilkan pada antarmuka antara kontaminan dan substrat di bawah aksi osilasi, yang memutus ikatan di antara keduanya.Penelitian telah menunjukkan bahwa sedikit peningkatan sudut datang laser dapat meningkatkan kontak antara laser, kontaminan partikulat, dan antarmuka substrat.Pendekatan ini menurunkan ambang batas pembersihan laser, membuat efek osilasi lebih terasa dan meningkatkan efisiensi pembersihan.Namun, sudut datang tidak boleh terlalu besar, karena sudut yang sangat tinggi dapat mengurangi kepadatan energi yang bekerja pada permukaan material, sehingga melemahkan kemampuan pembersihan laser.
Aplikasi Industri Pembersihan Laser:
1: Industri Cetakan
Pembersihan laser memungkinkan pembersihan cetakan tanpa kontak, memastikan keamanan permukaan cetakan.Ini menjamin presisi dan dapat membersihkan partikel kotoran tingkat sub-mikron yang mungkin sulit dihilangkan dengan metode pembersihan tradisional.Hal ini menghasilkan pembersihan yang benar-benar bebas polusi, efisien, dan berkualitas tinggi.
2: Industri Instrumen Presisi
Dalam industri mekanik presisi, komponen sering kali memerlukan ester dan minyak mineral yang digunakan untuk pelumasan dan menghilangkan ketahanan terhadap korosi.Metode kimia biasanya digunakan untuk pembersihan, namun sering kali meninggalkan residu.Pembersihan laser dapat menghilangkan ester dan minyak mineral sepenuhnya tanpa merusak permukaan komponen.Ledakan lapisan oksida yang disebabkan oleh laser pada permukaan komponen menghasilkan gelombang kejut, yang menyebabkan hilangnya kontaminan tanpa interaksi mekanis.
3: Industri Kereta Api
Saat ini, pembersihan rel sebelum pengelasan sebagian besar menggunakan penggilingan dan pengamplasan roda, yang menyebabkan kerusakan substrat yang parah dan tegangan sisa.Selain itu, penggunaan bahan abrasif dalam jumlah besar menyebabkan biaya tinggi dan polusi debu yang serius.Pembersihan laser dapat memberikan teknik pembersihan berkualitas tinggi, efisien, dan ramah lingkungan untuk produksi rel kereta api berkecepatan tinggi di Tiongkok.Hal ini mengatasi permasalahan seperti lubang rel yang mulus, titik abu-abu, dan cacat pengelasan, sehingga meningkatkan stabilitas dan keselamatan pengoperasian kereta api kecepatan tinggi.
4: Industri Penerbangan
Permukaan pesawat perlu dicat ulang setelah jangka waktu tertentu, namun sebelum dicat, cat lama harus dihilangkan seluruhnya.Perendaman/penghapusan bahan kimia adalah metode pengupasan cat yang utama di sektor penerbangan, yang menyebabkan limbah bahan kimia dalam jumlah besar dan ketidakmampuan untuk menghilangkan cat secara lokal untuk pemeliharaan.Pembersihan laser dapat menghilangkan cat berkualitas tinggi dari permukaan kulit pesawat dan mudah disesuaikan dengan produksi otomatis.Saat ini teknologi tersebut sudah mulai diterapkan pada perawatan beberapa model pesawat kelas atas di luar negeri.
5: Industri Maritim
Pembersihan praproduksi pada industri maritim umumnya menggunakan metode sandblasting sehingga menimbulkan pencemaran debu yang parah terhadap lingkungan sekitar.Karena sandblasting secara bertahap dilarang, hal ini menyebabkan berkurangnya produksi atau bahkan penutupan perusahaan pembuat kapal.Teknologi pembersihan laser akan memberikan solusi pembersihan ramah lingkungan dan bebas polusi untuk lapisan anti korosi pada permukaan kapal.
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。
Waktu posting: 16 Januari 2024