Teknologi pembersihan laser menggunakan lebar nadi yang sempit, laser ketumpatan kuasa tinggi pada permukaan objek yang hendak dibersihkan.Melalui gabungan kesan getaran pantas, pengewapan, penguraian, dan pengelupasan plasma, bahan cemar, kesan karat, atau salutan pada permukaan mengalami penyejatan dan detasmen segera, mencapai pembersihan permukaan.
Pembersihan laser menawarkan kelebihan seperti tidak bersentuhan, mesra alam, ketepatan yang cekap dan tiada kerosakan pada substrat, menjadikannya boleh digunakan dalam pelbagai senario.
Pembersihan Laser
Hijau dan Cekap
Industri tayar, industri tenaga baharu, dan industri jentera pembinaan, antara lain, menggunakan pembersihan laser secara meluas.Dalam era matlamat "dwi karbon", pembersihan laser muncul sebagai penyelesaian baharu dalam pasaran pembersihan tradisional kerana kecekapannya yang tinggi, kebolehkawalan yang tepat dan ciri mesra alam.
Konsep Pembersihan Laser:
Pembersihan laser melibatkan memfokuskan pancaran laser pada permukaan bahan untuk mengewap atau menanggalkan bahan cemar permukaan dengan cepat, mencapai pembersihan permukaan bahan.Berbanding dengan pelbagai kaedah pembersihan fizikal atau kimia tradisional, pembersihan laser dicirikan oleh tiada sentuhan, tiada bahan habis pakai, tiada pencemaran, ketepatan tinggi, dan kerosakan yang minimum atau tiada, menjadikannya pilihan yang ideal untuk teknologi pembersihan industri generasi baharu.
Prinsip Pembersihan Laser:
Prinsip pembersihan laser adalah kompleks dan mungkin melibatkan proses fizikal dan kimia.Dalam banyak kes, proses fizikal mendominasi, disertai dengan tindak balas kimia separa.Proses utama boleh dikategorikan kepada tiga jenis: proses pengewapan, proses kejutan, dan proses ayunan.
Proses Pengegasan:
Apabila penyinaran laser tenaga tinggi digunakan pada permukaan bahan, permukaan menyerap tenaga laser dan menukarnya kepada tenaga dalaman, menyebabkan suhu permukaan meningkat dengan cepat.Kenaikan suhu ini mencapai atau melebihi suhu pengewapan bahan, menyebabkan bahan cemar terlepas dari permukaan bahan dalam bentuk wap.Pengewapan terpilih sering berlaku apabila kadar penyerapan bahan cemar ke laser adalah lebih tinggi daripada substrat.Contoh aplikasi biasa ialah pembersihan kotoran pada permukaan batu.Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, bahan cemar pada permukaan batu menyerap laser dengan kuat dan cepat mengewap.Sebaik sahaja bahan cemar dikeluarkan sepenuhnya, dan laser menyinari permukaan batu, penyerapan menjadi lebih lemah, dan lebih banyak tenaga laser bertaburan oleh permukaan batu.Akibatnya, terdapat perubahan minimum dalam suhu permukaan batu, dengan itu melindunginya daripada kerosakan.
Proses biasa yang terutamanya melibatkan tindakan kimia berlaku apabila membersihkan bahan cemar organik dengan laser panjang gelombang ultraungu, satu proses yang dikenali sebagai ablasi laser.Laser ultraungu mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek dan tenaga foton yang lebih tinggi.Sebagai contoh, laser excimer KrF dengan panjang gelombang 248 nm mempunyai tenaga foton 5 eV, iaitu 40 kali lebih tinggi daripada foton laser CO2 (0.12 eV).Tenaga foton yang tinggi itu mencukupi untuk memecahkan ikatan molekul dalam bahan organik, menyebabkan ikatan CC, CH, CO, dsb., dalam bahan cemar organik pecah apabila menyerap tenaga foton laser, yang membawa kepada pengegasan pirolitik dan penyingkiran daripada permukaan.
Proses Kejutan dalam Pembersihan Laser:
Proses hentakan dalam pembersihan laser melibatkan satu siri tindak balas yang berlaku semasa interaksi antara laser dan bahan, mengakibatkan gelombang kejutan menjejaskan permukaan bahan.Di bawah pengaruh gelombang kejutan ini, bahan cemar permukaan berkecai menjadi habuk atau serpihan, mengelupas dari permukaan.Mekanisme yang menyebabkan gelombang kejutan ini berbeza-beza, termasuk plasma, wap, dan fenomena pengembangan dan penguncupan haba yang cepat.
Mengambil gelombang kejutan plasma sebagai contoh, kita boleh memahami secara ringkas bagaimana proses kejutan dalam pembersihan laser menghilangkan bahan cemar permukaan.Dengan penggunaan laser lebar nadi ultra-pendek (ns) dan kuasa puncak ultra-tinggi (107– 1010 W／cm2), suhu permukaan boleh meningkat secara mendadak kepada suhu pengewapan walaupun penyerapan permukaan laser adalah lemah.Peningkatan suhu yang cepat ini membentuk wap di atas permukaan bahan, seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi (a).Suhu wap boleh mencapai 104 – 105 K, cukup untuk mengionkan wap itu sendiri atau udara sekeliling, membentuk plasma.Plasma menghalang laser daripada mencapai permukaan bahan, mungkin menghentikan pengewapan permukaan.Walau bagaimanapun, plasma terus menyerap tenaga laser, meningkatkan lagi suhunya dan mewujudkan keadaan setempat suhu dan tekanan yang sangat tinggi.Ini menghasilkan kesan seketika 1-100 kbar pada permukaan bahan dan secara beransur-ansur menghantar ke dalam, seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi (b) dan (c).Di bawah kesan gelombang kejutan, bahan cemar permukaan pecah menjadi habuk, zarah atau serpihan kecil.Apabila laser bergerak menjauhi lokasi yang disinari, plasma hilang serta-merta, mewujudkan tekanan negatif setempat, dan zarah atau serpihan bahan cemar dikeluarkan dari permukaan, seperti ditunjukkan dalam ilustrasi (d).
Proses Ayunan dalam Pembersihan Laser:
Dalam proses ayunan pembersihan laser, kedua-dua pemanasan dan penyejukan bahan berlaku dengan sangat pantas di bawah pengaruh laser denyutan pendek.Disebabkan oleh pekali pengembangan haba yang berbeza bagi pelbagai bahan, bahan cemar permukaan dan substrat mengalami pengembangan haba frekuensi tinggi dan penguncupan darjah yang berbeza-beza apabila terdedah kepada penyinaran laser denyutan pendek.Ini membawa kepada kesan ayunan yang menyebabkan bahan cemar terkelupas dari permukaan bahan.
Semasa proses pengelupasan ini, pengewapan bahan mungkin tidak berlaku, dan plasma tidak semestinya terbentuk.Sebaliknya, proses ini bergantung pada daya ricih yang dihasilkan pada antara muka antara bahan cemar dan substrat di bawah tindakan berayun, yang memutuskan ikatan antara mereka.Kajian telah menunjukkan bahawa sedikit meningkatkan sudut kejadian laser boleh meningkatkan sentuhan antara laser, bahan cemar zarah, dan antara muka substrat.Pendekatan ini merendahkan ambang untuk pembersihan laser, menjadikan kesan ayunan lebih ketara dan meningkatkan kecekapan pembersihan.Walau bagaimanapun, sudut tuju tidak boleh terlalu besar, kerana sudut yang sangat tinggi boleh mengurangkan ketumpatan tenaga yang bertindak pada permukaan bahan, dengan itu melemahkan keupayaan pembersihan laser.
Aplikasi Industri Pembersihan Laser:
1: Industri Acuan
Pembersihan laser membolehkan pembersihan tanpa sentuhan untuk acuan, memastikan keselamatan permukaan acuan.Ia menjamin ketepatan dan boleh membersihkan zarah kotoran peringkat sub-mikron yang mungkin sukar untuk dibuang oleh kaedah pembersihan tradisional.Ini mencapai pembersihan sebenar bebas pencemaran, cekap dan berkualiti tinggi.
2: Industri Instrumen Ketepatan
Dalam industri mekanikal ketepatan, komponen selalunya perlu mempunyai ester dan minyak mineral yang digunakan untuk pelinciran dan rintangan kakisan dikeluarkan.Kaedah kimia biasanya digunakan untuk pembersihan, tetapi ia sering meninggalkan sisa.Pembersihan laser boleh mengeluarkan sepenuhnya ester dan minyak mineral tanpa merosakkan permukaan komponen.Letupan akibat laser lapisan oksida pada permukaan komponen mengakibatkan gelombang kejutan, menyebabkan penyingkiran bahan cemar tanpa interaksi mekanikal.
3: Industri Kereta Api
Pada masa ini, pembersihan rel sebelum mengimpal kebanyakannya menggunakan pengisaran dan pengamplasan roda, yang membawa kepada kerosakan substrat yang teruk dan tekanan sisa.Selain itu, ia menggunakan sejumlah besar bahan habis yang kasar, mengakibatkan kos yang tinggi dan pencemaran habuk yang serius.Pembersihan laser boleh menyediakan teknik pembersihan berkualiti tinggi, cekap dan mesra alam untuk pengeluaran landasan kereta api berkelajuan tinggi di China.Ia menangani isu seperti lubang rel lancar, bintik kelabu, dan kecacatan kimpalan, meningkatkan kestabilan dan keselamatan operasi kereta api berkelajuan tinggi.
4: Industri Penerbangan
Permukaan pesawat perlu dicat semula selepas tempoh tertentu, tetapi sebelum mengecat, cat lama mesti dikeluarkan sepenuhnya.Rendaman/pengelap kimia ialah kaedah pelucutan cat utama dalam sektor penerbangan, menyebabkan sisa kimia yang besar dan ketidakupayaan untuk mencapai penyingkiran cat setempat untuk penyelenggaraan.Pembersihan laser boleh mencapai penyingkiran cat berkualiti tinggi dari permukaan kulit pesawat dan mudah disesuaikan dengan pengeluaran automatik.Pada masa ini, teknologi ini telah mula diaplikasikan dalam penyelenggaraan beberapa model pesawat mewah di luar negara.
5: Industri Maritim
Pembersihan pra-pengeluaran dalam industri maritim biasanya menggunakan kaedah letupan pasir, menyebabkan pencemaran habuk yang teruk kepada persekitaran sekitar.Memandangkan letupan pasir secara beransur-ansur dilarang, ia telah menyebabkan pengeluaran berkurangan atau bahkan penutupan untuk syarikat pembinaan kapal.Teknologi pembersihan laser akan menyediakan penyelesaian pembersihan hijau dan bebas pencemaran untuk salutan anti-karat 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。
Masa siaran: Jan-16-2024