Tehnologija laserskega čiščenja uporablja laserje z ozko impulzno širino in visoko gostoto moči na površini predmeta, ki ga čistite.S kombiniranimi učinki hitrega tresljaja, izhlapevanja, razgradnje in plazemskega luščenja so onesnaževalci, madeži rje ali premazi na površini podvrženi takojšnjemu izhlapevanju in ločitvi, s čimer dosežemo čiščenje površine.
Lasersko čiščenje nudi prednosti, kot so brezkontaktno, okolju prijazno, učinkovita natančnost in brez poškodb podlage, zaradi česar je uporabno v različnih scenarijih.
Lasersko čiščenje
Zeleno in učinkovito
Industrija pnevmatik, industrija nove energije in industrija gradbenih strojev med drugim široko uporabljajo lasersko čiščenje.V dobi ciljev »dvojnega ogljika« se lasersko čiščenje pojavlja kot nova rešitev na trgu tradicionalnih čistil zaradi visoke učinkovitosti, natančnega nadzora in okolju prijaznih lastnosti.
Koncept laserskega čiščenja:
Lasersko čiščenje vključuje fokusiranje laserskih žarkov na površino materiala za hitro uparjanje ali luščenje površinskih kontaminantov, s čimer dosežemo čiščenje površine materiala.V primerjavi z različnimi tradicionalnimi fizikalnimi ali kemičnimi metodami čiščenja je za lasersko čiščenje značilno brezkontaktno delovanje, brez potrošnega materiala, brez onesnaževanja, visoka natančnost in minimalna ali brez poškodb, zaradi česar je idealna izbira za novo generacijo industrijske čistilne tehnologije.
Načelo laserskega čiščenja:
Načelo laserskega čiščenja je kompleksno in lahko vključuje fizikalne in kemične procese.V mnogih primerih prevladujejo fizični procesi, ki jih spremljajo delne kemične reakcije.Glavne procese lahko razvrstimo v tri vrste: proces uparjanja, proces šoka in proces nihanja.
Postopek uplinjanja:
Ko se na površino materiala nanese visokoenergijsko lasersko obsevanje, površina absorbira lasersko energijo in jo pretvori v notranjo energijo, zaradi česar se površinska temperatura hitro poveča.Ta dvig temperature doseže ali preseže temperaturo izhlapevanja materiala, zaradi česar se onesnaževalci ločijo od površine materiala v obliki hlapov.Selektivno izhlapevanje se pogosto pojavi, ko je stopnja absorpcije kontaminantov v laser bistveno višja od stopnje absorpcije substrata.Tipičen primer uporabe je čiščenje umazanije na kamnitih površinah.Kot je prikazano na spodnjem diagramu, kontaminanti na površini kamna močno absorbirajo laser in hitro izhlapijo.Ko so kontaminanti popolnoma odstranjeni in laser obseva površino kamna, je absorpcija šibkejša in več laserske energije se razprši na površini kamna.Posledično pride do minimalne spremembe temperature kamnite površine in jo tako zaščitimo pred poškodbami.
Tipičen proces, ki vključuje predvsem kemično delovanje, se pojavi pri čiščenju organskih onesnaževalcev z ultravijoličnimi laserji valovne dolžine, proces, znan kot laserska ablacija.Ultravijolični laserji imajo krajše valovne dolžine in večjo energijo fotonov.Na primer, KrF excimer laser z valovno dolžino 248 nm ima energijo fotona 5 eV, kar je 40-krat več kot fotoni CO2 laserja (0,12 eV).Tako visoka fotonska energija zadošča za prekinitev molekularnih vezi v organskih materialih, kar povzroči, da se vezi CC, CH, CO itd. v organskih onesnaževalcih zlomijo, ko absorbirajo fotonsko energijo laserja, kar povzroči pirolitično uplinjanje in odstranitev iz površino.
Šok proces pri laserskem čiščenju:
Proces šoka pri laserskem čiščenju vključuje vrsto reakcij, ki se zgodijo med interakcijo med laserjem in materialom, kar ima za posledico udarne valove, ki vplivajo na površino materiala.Pod vplivom teh udarnih valov se površinski onesnaževalci razdrobijo v prah ali drobce, ki se odluščijo od površine.Mehanizmi, ki povzročajo te udarne valove, so različni, vključno s plazmo, paro ter pojavi hitrega toplotnega raztezanja in krčenja.
Če za primer vzamemo plazemske udarne valove, lahko na kratko razumemo, kako šok proces pri laserskem čiščenju odstrani površinske onesnaževalce.Z uporabo laserjev z ultrakratko impulzno širino (ns) in ultravisoko konično močjo (107–1010 W/cm2) lahko površinska temperatura močno naraste do temperatur uparjanja, tudi če je površinska absorpcija laserja šibka.To hitro povišanje temperature tvori paro nad površino materiala, kot je prikazano na sliki (a).Temperatura hlapov lahko doseže 104 – 105 K, kar je dovolj, da ionizirajo same hlape ali okoliški zrak in tvorijo plazmo.Plazma preprečuje, da bi laser dosegel površino materiala, kar lahko ustavi površinsko uparjanje.Vendar pa plazma še naprej absorbira lasersko energijo, s čimer dodatno poveča svojo temperaturo in ustvari lokalno stanje izjemno visoke temperature in tlaka.To ustvari trenutni udarec 1–100 kbar na površino materiala in se postopoma prenaša navznoter, kot je prikazano na slikah (b) in (c).Pod vplivom udarnega vala se površinski onesnaževalci zlomijo v droben prah, delce ali drobce.Ko se laser odmakne od obsevane lokacije, plazma takoj izgine, kar ustvari lokalni podtlak, delci ali drobci kontaminantov pa se odstranijo s površine, kot je prikazano na sliki (d).
Nihajni proces pri laserskem čiščenju:
Pri oscilacijskem procesu laserskega čiščenja se pod vplivom kratkopulznih laserjev izjemno hitro zgodi tako segrevanje kot ohlajanje materiala.Zaradi različnih koeficientov toplotnega raztezanja različnih materialov se površinski onesnaževalci in substrat podvržejo visokofrekvenčnemu toplotnemu raztezanju in krčenju različnih stopenj, ko so izpostavljeni laserskemu obsevanju s kratkimi impulzi.To povzroči oscilacijski učinek, ki povzroči, da se kontaminanti odluščijo s površine materiala.
Med tem postopkom luščenja morda ne bo prišlo do uparjanja materiala, niti ni nujno, da bo nastala plazma.Namesto tega se postopek opira na strižne sile, ki nastanejo na vmesniku med onesnaževalom in substratom pod oscilacijskim delovanjem, ki prekine vez med njima.Študije so pokazale, da lahko rahlo povečanje vpadnega kota laserja izboljša stik med laserjem, delci onesnaževalcev in vmesnikom substrata.Ta pristop zniža prag za lasersko čiščenje, zaradi česar je oscilacijski učinek bolj izrazit in izboljša učinkovitost čiščenja.Vendar pa vpadni kot ne sme biti prevelik, saj lahko zelo visok kot zmanjša energijsko gostoto, ki deluje na površino materiala, in s tem oslabi čistilno sposobnost laserja.
Industrijske uporabe laserskega čiščenja:
1: Industrija plesni
Lasersko čiščenje omogoča brezkontaktno čiščenje kalupov, kar zagotavlja varnost površin kalupov.Zagotavlja natančnost in lahko očisti submikronske delce umazanije, ki jih tradicionalne metode čiščenja težko odstranijo.S tem dosežemo pravo čiščenje brez onesnaževanja, učinkovito in visokokakovostno.
2: Industrija preciznih instrumentov
V industriji natančne mehanike je treba komponente pogosto odstraniti z estri in mineralnimi olji, ki se uporabljajo za mazanje in odpornost proti koroziji.Za čiščenje se običajno uporabljajo kemične metode, ki pa pogosto pustijo ostanke.Lasersko čiščenje lahko popolnoma odstrani estre in mineralna olja, ne da bi poškodovala površino komponent.Lasersko povzročene eksplozije oksidnih plasti na površinah komponent povzročijo udarne valove, ki povzročijo odstranitev kontaminantov brez mehanske interakcije.
3: Železniška industrija
Trenutno se pri čiščenju tirnic pred varjenjem večinoma uporablja brušenje koles in peskanje, kar vodi do resnih poškodb substrata in preostale napetosti.Poleg tega porabi veliko količino abrazivnih potrošnih materialov, kar povzroči visoke stroške in resno onesnaženje s prahom.Lasersko čiščenje lahko zagotovi visokokakovostno, učinkovito in okolju prijazno tehniko čiščenja za proizvodnjo železniških tirov za visoke hitrosti na Kitajskem.Obravnava težave, kot so brezšivne luknje v tirnicah, sive lise in napake pri varjenju, s čimer se poveča stabilnost in varnost železniških operacij za visoke hitrosti.
4: Letalska industrija
Letalske površine je treba po določenem času prebarvati, vendar je treba pred barvanjem popolnoma odstraniti staro barvo.Kemično potopitev/brisanje je glavna metoda odstranjevanja barve v letalskem sektorju, ki povzroča znatne kemične odpadke in nezmožnost doseganja lokalnega odstranjevanja barve za vzdrževanje.Z laserskim čiščenjem je mogoče doseči kakovostno odstranjevanje barve s površine letala in je enostavno prilagodljivo avtomatizirani proizvodnji.Trenutno se je ta tehnologija začela uporabljati pri vzdrževanju nekaterih vrhunskih modelov letal v tujini.
5: Pomorska industrija
Čiščenje pred proizvodnjo v pomorski industriji običajno uporablja metode peskanja, kar povzroča močno onesnaženje okolice s prahom.Ker je peskanje postopoma prepovedano, je to povzročilo zmanjšanje proizvodnje ali celo zaustavitev ladjedelniških podjetij.Tehnologija laserskega čiščenja bo zagotovila zeleno in okolju prijazno čistilno rešitev za protikorozijski premaz ladijskih površin.
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 objave: 16. januarja 2024