Technológia laserového čistenia využíva lasery s úzkou šírkou impulzu a vysokou hustotou výkonu na povrchu čisteného objektu.Vďaka kombinovaným účinkom rýchlych vibrácií, odparovania, rozkladu a odlupovania plazmou dochádza k okamžitému odparovaniu a odlupovaniu nečistôt, škvŕn od hrdze alebo povlakov na povrchu, čím sa dosiahne čistenie povrchu.
Laserové čistenie ponúka výhody, ako je bezkontaktné, šetrné k životnému prostrediu, efektívna presnosť a žiadne poškodenie substrátu, vďaka čomu je použiteľné v rôznych scenároch.
Laserové čistenie
Zelené a efektívne
Priemysel pneumatík, nový energetický priemysel a priemysel stavebných strojov, okrem iného, široko používajú laserové čistenie.V ére „dvojkarbónových“ cieľov sa laserové čistenie objavuje ako nové riešenie na tradičnom trhu čistenia vďaka vysokej účinnosti, presnej ovládateľnosti a ekologickým vlastnostiam.
Koncept laserového čistenia:
Laserové čistenie zahŕňa zaostrenie laserových lúčov na povrch materiálu, aby sa rýchlo odparili alebo odlupovali povrchové nečistoty, čím sa dosiahne čistenie povrchu materiálu.V porovnaní s rôznymi tradičnými fyzikálnymi alebo chemickými metódami čistenia sa laserové čistenie vyznačuje bezkontaktným, žiadnym spotrebným materiálom, žiadnym znečistením, vysokou presnosťou a minimálnym alebo žiadnym poškodením, čo z neho robí ideálnu voľbu pre novú generáciu technológie priemyselného čistenia.
Princíp laserového čistenia:
Princíp laserového čistenia je zložitý a môže zahŕňať fyzikálne aj chemické procesy.V mnohých prípadoch dominujú fyzikálne procesy sprevádzané čiastkovými chemickými reakciami.Hlavné procesy možno rozdeliť do troch typov: proces odparovania, proces šoku a proces oscilácie.
Proces splyňovania:
Keď sa na povrch materiálu aplikuje vysokoenergetické laserové žiarenie, povrch absorbuje laserovú energiu a premení ju na vnútornú energiu, čo spôsobí rýchle zvýšenie povrchovej teploty.Toto zvýšenie teploty dosiahne alebo prekročí teplotu odparovania materiálu, čo spôsobí, že sa nečistoty oddelia od povrchu materiálu vo forme pary.K selektívnemu odparovaniu často dochádza, keď je rýchlosť absorpcie kontaminantov laserom výrazne vyššia ako rýchlosť substrátu.Typickým príkladom použitia je čistenie nečistôt na kamenných povrchoch.Ako je znázornené na obrázku nižšie, nečistoty na povrchu kameňa silne absorbujú laser a rýchlo sa vyparujú.Akonáhle sú nečistoty úplne odstránené a laser ožiari povrch kameňa, absorpcia je slabšia a viac laserovej energie sa rozptýli po povrchu kameňa.V dôsledku toho dochádza k minimálnej zmene teploty povrchu kameňa, čím je chránený pred poškodením.
Typický proces zahŕňajúci predovšetkým chemické pôsobenie nastáva pri čistení organických kontaminantov pomocou laserov s ultrafialovou vlnovou dĺžkou, čo je proces známy ako laserová ablácia.Ultrafialové lasery majú kratšie vlnové dĺžky a vyššiu energiu fotónov.Napríklad KrF excimerový laser s vlnovou dĺžkou 248 nm má energiu fotónu 5 eV, čo je 40-krát viac ako energia fotónov CO2 lasera (0,12 eV).Takáto vysoká fotónová energia je dostatočná na prerušenie molekulárnych väzieb v organických materiáloch, čo spôsobí, že sa väzby CC, CH, CO atď. v organických kontaminantoch po absorpcii fotónovej energie lasera zlomia, čo vedie k pyrolytickému splyňovaniu a odstráneniu z povrch.
Šokový proces pri laserovom čistení:
Šokový proces pri laserovom čistení zahŕňa sériu reakcií, ktoré sa vyskytujú počas interakcie medzi laserom a materiálom, čo vedie k nárazovým vlnám dopadajúcim na povrch materiálu.Pod vplyvom týchto rázových vĺn sa povrchové nečistoty roztrieštia na prach alebo úlomky a odlupujú sa z povrchu.Mechanizmy spôsobujúce tieto rázové vlny sú rôzne, vrátane plazmy, pár a javov rýchlej tepelnej expanzie a kontrakcie.
Ak vezmeme ako príklad plazmové rázové vlny, môžeme stručne pochopiť, ako šokový proces pri laserovom čistení odstraňuje povrchové nečistoty.Pri použití laserov s ultrakrátkou šírkou impulzu (ns) a ultravysokým špičkovým výkonom (107 – 1010 W／cm2) môže povrchová teplota prudko vzrásť na teplotu odparovania, aj keď je povrchová absorpcia lasera slabá.Toto rýchle zvýšenie teploty vytvára paru nad povrchom materiálu, ako je znázornené na obrázku (a).Teplota pary môže dosiahnuť 104 – 105 K, čo je dostatočné množstvo na ionizáciu pary samotnej alebo okolitého vzduchu, čím sa vytvorí plazma.Plazma blokuje laser dostať sa na povrch materiálu, čím môže zastaviť odparovanie povrchu.Plazma však naďalej absorbuje laserovú energiu, čím ďalej zvyšuje jej teplotu a vytvára lokalizovaný stav extrémne vysokej teploty a tlaku.To vytvára okamžitý náraz 1-100 kbar na povrch materiálu a progresívne sa prenáša dovnútra, ako je znázornené na ilustráciách (b) a (c).Pod vplyvom rázovej vlny sa povrchové nečistoty rozpadajú na drobný prach, častice alebo úlomky.Keď sa laser vzdiali od ožiareného miesta, plazma okamžite zmizne, čím sa vytvorí lokálny podtlak a častice alebo fragmenty kontaminantov sa odstránia z povrchu, ako je znázornené na obrázku (d).
Oscilačný proces pri laserovom čistení:
V oscilačnom procese laserového čistenia dochádza k extrémne rýchlemu ohrevu aj ochladzovaniu materiálu vplyvom krátkopulzných laserov.V dôsledku rôznych koeficientov tepelnej rozťažnosti rôznych materiálov podliehajú povrchové nečistoty a substrát vysokofrekvenčnej tepelnej rozťažnosti a kontrakcii rôzneho stupňa, keď sú vystavené ožiareniu laserom s krátkym pulzom.To vedie k oscilačnému efektu, ktorý spôsobuje odlupovanie nečistôt z povrchu materiálu.
Počas tohto procesu odlupovania nemusí dôjsť k odparovaniu materiálu a ani sa nevyhnutne nevytvorí plazma.Namiesto toho sa proces spolieha na šmykové sily generované na rozhraní medzi kontaminantom a substrátom pri oscilačnom pôsobení, ktoré preruší väzbu medzi nimi.Štúdie ukázali, že mierne zvýšenie uhla dopadu lasera môže zlepšiť kontakt medzi laserom, časticami kontaminantov a rozhraním substrátu.Tento prístup znižuje prah pre laserové čistenie, čím je oscilačný efekt výraznejší a zlepšuje účinnosť čistenia.Uhol dopadu by však nemal byť príliš veľký, pretože veľmi vysoký uhol môže znížiť hustotu energie pôsobiacu na povrch materiálu, čím sa oslabí čistiaca schopnosť lasera.
Priemyselné aplikácie laserového čistenia:
1: Formovací priemysel
Laserové čistenie umožňuje bezdotykové čistenie plesní a zaisťuje bezpečnosť povrchov foriem.Zaručuje presnosť a dokáže vyčistiť čiastočky nečistôt na submikrónovej úrovni, ktoré môžu tradičné metódy čistenia ťažko odstrániť.Tým sa dosiahne skutočné, efektívne a vysokokvalitné čistenie bez znečistenia.
2: Priemysel presných prístrojov
V presnom strojárskom priemysle je často potrebné z komponentov odstrániť estery a minerálne oleje používané na mazanie a odolnosť proti korózii.Na čistenie sa bežne používajú chemické metódy, ktoré však často zanechávajú zvyšky.Laserové čistenie dokáže úplne odstrániť estery a minerálne oleje bez poškodenia povrchu komponentov.Laserom indukované výbuchy oxidových vrstiev na povrchoch komponentov majú za následok rázové vlny, ktoré spôsobujú odstránenie kontaminantov bez mechanickej interakcie.
3: Železničný priemysel
V súčasnosti sa pri čistení koľajníc pred zváraním používa prevažne brúsenie kotúčov a brúsenie, čo vedie k vážnemu poškodeniu podkladu a zvyškovému napätiu.Okrem toho spotrebuje značné množstvo abrazívneho spotrebného materiálu, čo má za následok vysoké náklady a vážne znečistenie prachom.Laserové čistenie môže poskytnúť vysokokvalitnú, efektívnu a ekologickú čistiacu techniku na výrobu vysokorýchlostných železničných tratí v Číne.Zaoberá sa problémami, ako sú bezšvíkové diery v koľajniciach, sivé škvrny a chyby zvárania, čím sa zvyšuje stabilita a bezpečnosť vysokorýchlostných železníc.
4: Letecký priemysel
Povrchy lietadiel je potrebné po určitej dobe prelakovať, no pred lakovaním je potrebné úplne odstrániť starý náter.Chemické ponorenie/utieranie je hlavná metóda odstraňovania náterov v leteckom sektore, ktorá spôsobuje značné chemické plytvanie a nemožnosť dosiahnuť lokálne odstránenie náteru pri údržbe.Laserovým čistením je možné dosiahnuť kvalitné odstránenie farby z povrchu lietadla a je ľahko prispôsobiteľné automatizovanej výrobe.V súčasnosti sa táto technológia začala uplatňovať pri údržbe niektorých špičkových modelov lietadiel v zahraničí.
5: Námorný priemysel
Predvýrobné čistenie v námornom priemysle bežne používa metódy pieskovania, ktoré spôsobuje silné znečistenie okolitého prostredia prachom.Keďže sa pieskovanie postupne zakazuje, viedlo to k zníženiu výroby alebo dokonca k odstávkam lodiarskych spoločností.Laserová technológia čistenia poskytne ekologický čistiaci roztok bez znečistenia pre antikorózny náter povrchov lodí.
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。
Čas odoslania: 16. januára 2024