I de senere årene har laserrengjøring blitt et av de viktigste forskningsområdene innen industriell produksjon, og forskningen dekker prosesser, teori, utstyr og anvendelser. I industrielle applikasjoner har laserrengjøringsteknologi vært i stand til å rengjøre et stort antall forskjellige substratoverflater pålitelig, og rengjøre gjenstander som stål, aluminium, titan, glass og komposittmaterialer, etc., og anvendelser omfatter luftfart, luftfart, skipsfart, høyhastighetstog, bilindustri, mugg, kjernekraft og marine og andre felt.
Laserrengjøringsteknologi, som dateres tilbake til 1960-tallet, har fordelene med god rengjøringseffekt, bredt bruksområde, høy presisjon, berøringsfrihet og tilgjengelighet. Innen industriell produksjon, produksjon og vedlikehold og andre felt har den et bredt spekter av bruksmuligheter, og forventes å delvis eller helt erstatte de tradisjonelle rengjøringsmetodene, og bli den mest lovende grønne rengjøringsteknologien i det 21. århundre.
Laserrengjøringsmetode
Laserrengjøringsprosessen er svært kompleks og involverer en rekke materialfjerningsmekanismer. For en laserrengjøringsmetode kan rengjøringsprosessen eksistere samtidig med en rekke mekanismer, noe som hovedsakelig kan tilskrives samspillet mellom laseren og materialet, inkludert ablasjon, dekomponering, ionisering, nedbrytning, smelting, forbrenning, fordampning, vibrasjon, sputtering, ekspansjon, krymping, eksplosjon, avskalling, avskalling og andre fysiske og kjemiske endringer i materialets overflate.
For tiden er de typiske laserrengjøringsmetodene hovedsakelig tre: laserablasjonsrengjøring, laserrengjøring med flytende film og lasersjokkbølgerengjøringsmetoder.
Rengjøringsmetode for laserablasjon
De viktigste metodologiske mekanismene er termisk ekspansjon, fordampning, ablasjon og faseeksplosjon. Laseren virker direkte på materialet som skal fjernes fra overflaten av substratet, og omgivelsesforholdene kan være luft, tynn gass eller vakuum. Driftsbetingelsene er enkle og brukes mest for å fjerne en rekke belegg, maling, partikler eller smuss. Diagrammet nedenfor viser prosessdiagrammet for laserablasjonsmetoden.
Når laserstråler treffer overflaten av materialet, vil substratet og rengjøringsmaterialet først ekspandere termisk. Med økende laserinteraksjonstid med rengjøringsmaterialet, og hvis temperaturen er lavere enn rengjøringsmaterialets kavitasjonsterskel, vil kun rengjøringsmaterialets fysiske prosess endres. Forskjellen mellom rengjøringsmaterialets og substratets termiske ekspansjonskoeffisient fører til trykk i grensesnittet, slik at rengjøringsmaterialet bøyer seg, rives fra substratoverflaten, sprekker, mekaniske brudd, vibrasjoner knuses osv., og rengjøringsmaterialet fjernes med stråle eller strippes fra substratoverflaten.
Hvis temperaturen er høyere enn forgassingstemperaturen til rengjøringsmaterialet, vil det være to situasjoner: 1) ablasjonsterskelen til rengjøringsmaterialet er lavere enn substratet; 2) ablasjonsterskelen til rengjøringsmaterialet er større enn substratet.
Disse to tilfellene av rengjøringsmaterialer er smelting, kavitasjon og ablasjon og andre fysisk-kjemiske endringer. Rengjøringsmekanismen er mer kompleks, i tillegg til termiske effekter, men kan også omfatte brudd på molekylære bindinger mellom rengjøringsmaterialer og substrater, nedbrytning eller nedbrytning av rengjøringsmaterialer, faseeksplosjon, forgassning av rengjøringsmaterialer, umiddelbar ionisering og plasmaproduksjon.
(1)Laserrengjøring med flytende film
Metodemekanismen består hovedsakelig av kokende fordampning og vibrasjon fra flytende film, etc. Bruken av behovet for å velge riktig laserbølgelengde, for å kompensere for mangelen på slagtrykk i laserablasjonsrengjøringsprosessen, kan brukes til å fjerne noe av det som er vanskeligere å fjerne rengjøringsobjektet.
Som vist på figuren nedenfor, er en væskefilm (vann, etanol eller andre væsker) forhåndsbelagt på overflaten av rengjøringsobjektet, og deretter bestråles den med laser. Den væskefilmen absorberer laserenergi, noe som resulterer i en kraftig eksplosjon av flytende medium, eksplosjonen av kokende væske beveger seg med høy hastighet, energioverføring til overflaten av rengjøringsmaterialet. Høy transient eksplosiv kraft er tilstrekkelig til å fjerne overflatesmuss for å oppnå rengjøringsformål.
Laserrengjøringsmetoden med flytende film har to ulemper.
Omstendelig prosess og vanskelig å kontrollere prosessen.
På grunn av bruken av flytende film er den kjemiske sammensetningen av substratoverflaten lett å endre etter rengjøring og generere nye stoffer.
(1)Rengjøringsmetode av lasersjokkbølgetypen
Prosessens tilnærming og mekanisme er svært forskjellig fra de to første. Mekanismen er hovedsakelig fjerning av sjokkbølgekraft, mens rengjøringsobjekter hovedsakelig er partikler, hovedsakelig for fjerning av partikler (submikron eller nanoskala). Prosesskravene er svært strenge, både for å sikre at luften kan ioniseres, men også for å opprettholde en passende avstand mellom laseren og substratet for å sikre at virkningen av slagkraften på partiklene er stor nok.
Skjematisk diagram av lasersjokkbølgerensingsprosessen er vist nedenfor. Laseren skal stråle parallelt med substratets overflateretning, slik at substratet ikke kommer i kontakt. Hvis arbeidsstykket eller laserhodet beveges for å justere laserfokuset mot partikkelen nær laserutgangen, vil det oppstå et luftioniseringsfenomen i fokuspunktet, noe som resulterer i sjokkbølger som raskt ekspanderer sfærisk og utvider seg, og dermed får partiklene til å komme i kontakt med dem. Når momentet til den tverrgående komponenten av sjokkbølgen på partikkelen er større enn momentet til den langsgående komponenten og partikkelens adhesjonskraft, vil partikkelen rulles bort.
Laserrengjøringsteknologi
Laserrengjøringsmekanismen er hovedsakelig basert på overflaten av objektet etter absorpsjon av laserenergi, eller fordampning og fordampning, eller umiddelbar termisk ekspansjon for å overvinne adsorpsjonen av partikler på overflaten, slik at objektet løsner fra overflaten, og deretter oppnår rengjøringsformålet.
Grovt oppsummert som: 1. laserdampdekomponering, 2. laserstripping, 3. termisk ekspansjon av smusspartikler, 4. fire aspekter ved substratoverflatevibrasjon og partikkelvibrasjon
Sammenlignet med den tradisjonelle rengjøringsprosessen har laserrengjøringsteknologi følgende egenskaper.
1. Det er en "tørr" rengjøring, ingen rengjøringsløsning eller andre kjemiske løsninger, og rensligheten er mye høyere enn den kjemiske rengjøringsprosessen.
2. Omfanget av fjerning av smuss og det aktuelle substratområdet er svært bredt, og
3. Gjennom regulering av laserprosessparametrene kan ikke substratoverflaten skades på grunnlag av effektiv fjerning av forurensninger, og overflaten er så god som ny.
4. Laserrengjøring kan enkelt automatiseres.
5. Laserdekontamineringsutstyr kan brukes i lang tid, med lave driftskostnader.
6. Laserrengjøringsteknologi er en: grønn: rengjøringsprosess, eliminerer avfall er et fast pulver, liten størrelse, enkel å oppbevare, vil i utgangspunktet ikke forurense miljøet.
På 1980-tallet satte den raske utviklingen av halvlederindustrien høyere krav til rengjøringsteknologi for forurensning av partikler i silisiumskivemasker på overflaten. Hovedpoenget er å overvinne den store adsorpsjonskraften mellom mikropartikler og substratforurensning. Tradisjonell kjemisk rengjøring, mekanisk rengjøring og ultralydrengjøringsmetoder klarer ikke å møte etterspørselen, og laserrengjøring kan løse slike forurensningsproblemer. Relatert forskning og applikasjoner har utviklet seg raskt.
I 1987 dukket den første patentsøknaden om laserrengjøring opp. På 1990-tallet anvendte Zapka laserrengjøringsteknologi med hell i halvlederproduksjonsprosessen for å fjerne mikropartikler fra overflaten av masken, og realiserte dermed den tidlige anvendelsen av laserrengjøringsteknologi innen industrifeltet. I 1995 brukte forskere en 2 kW TEA-CO2-laser for å oppnå vellykket rengjøring av malingsfjerning på flykroppen.
Etter inntreden i det 21. århundre, med den raske utviklingen av ultrakortpulslasere, har innenlandsk og utenlandsk forskning og anvendelse av laserrenseteknologi gradvis økt, med fokus på overflaten av metallmaterialer. Typiske utenlandske bruksområder er fjerning av maling på flykroppen, avfetting av muggoverflater, fjerning av karbon på innsiden av motoren og overflaterengjøring av skjøter før sveising. Ved hjelp av US Edison Welding Institutes laserrengjøring av FG16-krigsflyet med en lasereffekt på 1 kW og et rengjøringsvolum på 2,36 cm3 per minutt.
Det er verdt å nevne at forskning på og anvendelse av laserfjerning av avanserte komposittdeler også er et stort fokusområde. Propellbladene til helikoptrene HG53 og HG56 på den amerikanske marinen, samt den flate halen og andre komposittoverflater på F16-jagerfly, har blitt realisert som laserfjerning av maling, mens Kinas komposittmaterialer i fly er sent ute, så slik forskning er i utgangspunktet ukjent.
I tillegg er bruk av laserrensingsteknologi for overflatebehandling av CFRP-kompositt-skjøten før liming for å forbedre skjøtens styrke også et av de nåværende forskningsfokusområdene. Tilpasset laserselskapet til produksjonslinjen for Audi TT-biler for å tilby fiberlaserrenseutstyr for å rengjøre overflaten på oksidfilmen til den lette dørkarmen i aluminiumslegering. Rolls G Royce UK brukte laserrensing for å rengjøre oksidfilmen på overflaten av titankomponenter i flymotorer.
Laserrengjøringsteknologi har utviklet seg raskt de siste to årene, og enten det gjelder parametere for laserrengjøringsprosessen og rengjøringsmekanismen, forskning på rengjøring av objekter eller anvendelsen av forskningen, har det gjort store fremskritt. Etter mye teoretisk forskning innen laserrengjøringsteknologi er fokuset i forskningen stadig rettet mot anvendelse av forskning og lovende resultater. I fremtiden vil laserrengjøringsteknologi bli mer utbredt for beskyttelse av kulturminner og kunstverk, og markedet er svært bredt. Med utviklingen av vitenskap og teknologi blir anvendelsen av laserrengjøringsteknologi i industrien en realitet, og anvendelsesområdet blir mer og mer omfattende.
Maven laserautomatiseringsselskap har fokusert på laserindustrien i 14 år. Vi spesialiserer oss på lasermerking. Vi har laserrengjøringsmaskiner for maskinskap, laserrengjøringsmaskiner for trallekasser, laserrengjøringsmaskiner for ryggsekker og tre-i-ett-laserrengjøringsmaskiner. I tillegg har vi også lasersveisemaskiner, laserskjæremaskiner og lasermarkeringsgraveringsmaskiner. Hvis du er interessert i maskinen vår, kan du følge oss og gjerne kontakte oss.
Publisert: 14. november 2022
