טכנולוגיית ניקוי הלייזר משתמשת בלייזרים ברוחב פולסים צר, בצפיפות הספק גבוהה על פני האובייקט המיועד לניקוי.באמצעות ההשפעות המשולבות של רטט מהיר, אידוי, פירוק וקילוף פלזמה, מזהמים, כתמי חלודה או ציפויים על פני השטח עוברים אידוי וניתוק מיידי, ומשיגים ניקוי פני השטח.
ניקוי בלייזר מציע יתרונות כמו ללא מגע, ידידותי לסביבה, דיוק יעיל וללא פגיעה במצע, מה שהופך אותו ליישום בתרחישים שונים.
ניקוי בלייזר
ירוק ויעיל
תעשיית הצמיגים, תעשיית האנרגיה החדשה ותעשיית מכונות הבנייה, בין היתר, מיישמות באופן נרחב ניקוי לייזר.בעידן יעדי "הפחמן הכפול", ניקוי הלייזר מתגלה כפתרון חדש בשוק הניקיון המסורתי בשל יעילותו הגבוהה, יכולת השליטה המדויקת ומאפייניו ידידותיים לסביבה.
מושג ניקוי בלייזר:
ניקוי בלייזר כרוך במיקוד קרני לייזר על פני החומר כדי לאדות או לקלף במהירות זיהומים פני השטח, ולהשיג ניקוי משטח החומר.בהשוואה לשיטות ניקוי פיזיות או כימיות מסורתיות שונות, ניקוי לייזר מאופיין בחוסר מגע, ללא חומרים מתכלים, ללא זיהום, דיוק גבוה ונזק מינימלי או ללא נזק, מה שהופך אותו לבחירה אידיאלית עבור הדור החדש של טכנולוגיית הניקוי התעשייתית.
עקרון ניקוי בלייזר:
עקרון ניקוי הלייזר הוא מורכב ועשוי לכלול תהליכים פיזיקליים וכימיים כאחד.במקרים רבים שולטים תהליכים פיזיקליים, המלווים בתגובות כימיות חלקיות.ניתן לסווג את התהליכים העיקריים לשלושה סוגים: תהליך אידוי, תהליך הלם ותהליך תנודה.
תהליך הגיזוז:
כאשר הקרנת לייזר באנרגיה גבוהה מוחלת על פני השטח של חומר, המשטח סופג את אנרגיית הלייזר וממיר אותה לאנרגיה פנימית, מה שגורם לטמפרטורת פני השטח לעלות במהירות.עליית טמפרטורה זו מגיעה או עולה לטמפרטורת האידוי של החומר, וגורמת לניתוק המזהמים ממשטח החומר בצורה של אדים.אידוי סלקטיבי מתרחש לרוב כאשר קצב הספיגה של המזהמים ללייזר גבוה משמעותית מזה של המצע.דוגמה טיפוסית ליישום היא ניקוי לכלוך על משטחי אבן.כפי שמוצג בתרשים שלהלן, מזהמים על פני האבן סופגים את הלייזר מאוד ומתאדים במהירות.לאחר הסרה מלאה של המזהמים, והלייזר מקרין את פני האבן, הספיגה חלשה יותר, ויותר אנרגיית לייזר מתפזרת על פני האבן.כתוצאה מכך, יש שינוי מינימלי בטמפרטורה של משטח האבן, ובכך מגן עליו מפני נזק.
תהליך טיפוסי הכולל בעיקר פעולה כימית מתרחש בעת ניקוי מזהמים אורגניים באמצעות לייזרים באורך גל אולטרה סגול, תהליך המכונה אבלציה לייזר.ללייזרים אולטרה סגולים יש אורכי גל קצרים יותר ואנרגיית פוטון גבוהה יותר.לדוגמה, ללייזר KrF אקצימר עם אורך גל של 248 ננומטר יש אנרגיית פוטון של 5 eV, שהיא פי 40 גבוהה מזו של פוטוני לייזר CO2 (0.12 eV).אנרגיית פוטון גבוהה כזו מספיקה כדי לשבור את הקשרים המולקולריים בחומרים אורגניים, מה שגורם לקשרים CC, CH, CO וכו', קשרים במזהמים האורגניים להישבר עם קליטת אנרגיית הפוטונים של הלייזר, מה שמוביל לגיזוז פירוליטי ולהסרה מהגוף. משטח.
תהליך הלם בניקוי בלייזר:
תהליך ההלם בניקוי הלייזר כולל סדרה של תגובות המתרחשות במהלך האינטראקציה בין הלייזר לחומר, וכתוצאה מכך גלי הלם הפוגעים על פני החומר.בהשפעת גלי ההלם הללו, מזהמים פני השטח מתנפצים לאבק או לרסיסים, ומתקלפים מהמשטח.המנגנונים הגורמים לגלי הלם אלו מגוונים, כולל פלזמה, אדים ותופעות התפשטות והתכווצות תרמית מהירה.
אם ניקח לדוגמא גלי הלם פלזמה, נוכל להבין בקצרה כיצד תהליך ההלם בניקוי לייזר מסיר מזהמים משטחים.עם יישום של לייזרים ברוחב פולסים קצר במיוחד (ns) והספק שיא גבוה במיוחד (107-1010 W／cm2), טמפרטורת פני השטח יכולה לעלות בחדות לטמפרטורות אידוי גם אם ספיגת פני השטח של הלייזר חלשה.עליית טמפרטורה מהירה זו יוצרת אדים מעל פני החומר, כפי שמוצג באיור (א).טמפרטורת האדים יכולה להגיע ל-104 - 105 K, מספיק כדי ליינן את האדים עצמו או את האוויר שמסביב, וליצור פלזמה.הפלזמה חוסמת את הלייזר מלהגיע למשטח החומר, ואולי עוצרת את אידוי פני השטח.עם זאת, הפלזמה ממשיכה לספוג אנרגיית לייזר, מעלה עוד יותר את הטמפרטורה שלה ויוצרת מצב מקומי של טמפרטורה ולחץ גבוהים במיוחד.זה יוצר השפעה רגעית של 1-100 kbar על פני החומר ומשדר בהדרגה פנימה, כפי שמוצג באיורים (ב) ו-(ג).תחת פגיעת גל ההלם, מזהמים פני השטח נשברים לאבק זעיר, חלקיקים או שברים.כאשר הלייזר מתרחק מהמיקום המוקרן, הפלזמה נעלמת מיד, ויוצרת לחץ שלילי מקומי, והחלקיקים או השברים של המזהמים מוסרים מהמשטח, כפי שמוצג באיור (ד).
תהליך תנודה בניקוי בלייזר:
בתהליך התנודה של ניקוי הלייזר, הן החימום והן הקירור של החומר מתרחשים במהירות רבה בהשפעת לייזרים קצרי דופק.בשל מקדמי ההתפשטות התרמית השונים של חומרים שונים, מזהמים פני השטח והמצע עוברים התפשטות והתכווצות תרמית בתדר גבוה בדרגות שונות כאשר הם נחשפים לקרינת לייזר קצרה.זה מוביל לאפקט נדנוד שגורם להתקלפות המזהמים ממשטח החומר.
במהלך תהליך הקילוף הזה, ייתכן שלא יתרחש אידוי החומר, וגם לא בהכרח נוצרת פלזמה.במקום זאת, התהליך מסתמך על כוחות הגזירה הנוצרים בממשק שבין המזהם למצע בפעולת הנדנוד, אשר שוברים את הקשר ביניהם.מחקרים הראו שהגדלה קלה של זווית שכיחות הלייזר יכולה לשפר את המגע בין הלייזר, המזהמים החלקיקים והממשק של המצע.גישה זו מורידה את הסף לניקוי בלייזר, הופכת את האפקט התנודתי ליותר בולט ומשפרת את יעילות הניקוי.עם זאת, זווית הפגיעה לא צריכה להיות גדולה מדי, שכן זווית גבוהה מאוד יכולה להפחית את צפיפות האנרגיה הפועלת על פני החומר, ובכך להחליש את יכולת הניקוי של הלייזר.
יישומים תעשייתיים של ניקוי בלייזר:
1: תעשיית עובש
ניקוי בלייזר מאפשר ניקוי ללא מגע של תבניות, ומבטיח את בטיחות משטחי העובש.זה מבטיח דיוק ויכול לנקות חלקיקי לכלוך ברמת תת-מיקרון ששיטות הניקוי המסורתיות עשויות להתקשות להסיר.זה משיג ניקוי אמיתי ללא זיהום, יעיל ואיכותי.
2: תעשיית מכשירים מדויקים
בתעשיות מכאניות מדויקות, רכיבים צריכים לעתים קרובות להסיר אסטרים ושמנים מינרליים המשמשים לשימון ועמידות בפני קורוזיה.שיטות כימיות משמשות בדרך כלל לניקוי, אך לעתים קרובות הן משאירות שאריות.ניקוי בלייזר יכול להסיר לחלוטין אסטרים ושמנים מינרליים מבלי לפגוע במשטח הרכיבים.פיצוצים הנגרמים על ידי לייזר של שכבות תחמוצת על משטחי הרכיבים גורמים לגלי הלם, הגורמים להסרה של מזהמים ללא אינטראקציה מכנית.
3: תעשיית הרכבות
נכון לעכשיו, ניקוי מסילות לפני ריתוך משתמש בעיקר בשחזה ושיוף גלגלים, מה שמוביל לנזק חמור למצע וללחץ שיורי.יתר על כן, הוא צורך כמות משמעותית של חומרים מתכלים שוחקים, מה שגורם לעלויות גבוהות ולזיהום אבק רציני.ניקוי בלייזר יכול לספק טכניקת ניקוי איכותית, יעילה וידידותית לסביבה לייצור פסי רכבת מהירות בסין.הוא מטפל בבעיות כמו חורי מסילה חלקים, נקודות אפור, פגמי ריתוך, ומשפר את היציבות והבטיחות של פעולות רכבת במהירות גבוהה.
4: תעשיית התעופה
משטחי מטוסים צריכים להיצבע מחדש לאחר תקופה מסוימת, אך לפני הצביעה יש להסיר לחלוטין את הצבע הישן.טבילה/ניגוב כימיים היא שיטת הפשטת צבע מרכזית במגזר התעופה, הגורמת לפסולת כימית משמעותית וחוסר יכולת להגיע להסרת צבע מקומית לצורך תחזוקה.ניקוי בלייזר יכול להשיג הסרה איכותית של צבע ממשטח עור המטוס וניתן להסתגל בקלות לייצור אוטומטי.נכון לעכשיו, טכנולוגיה זו החלה להיות מיושמת בתחזוקה של כמה דגמי מטוסים יוקרתיים בחו"ל.
5: תעשייה ימית
ניקוי טרום ייצור בתעשייה הימית משתמש בדרך כלל בשיטות התזת חול, הגורם לזיהום אבק חמור לסביבה הסובבת.מכיוון שההתזת חול נאסרת בהדרגה, היא הובילה להפחתת הייצור או אפילו השבתות עבור חברות בניית ספינות.טכנולוגיית ניקוי בלייזר תספק פתרון ניקוי ירוק ונטול זיהום לציפוי נגד קורוזיה של משטחי אוניות.
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。
זמן פרסום: 16 בינואר 2024