През последните години лазерното почистване се превърна в една от изследователските горещи точки в областта на промишленото производство, изследванията обхващат процеса, теорията, оборудването и приложенията. В промишлени приложения технологията за лазерно почистване е успяла надеждно да почисти голям брой различни субстратни повърхности, почистващи предмети, включително стомана, алуминий, титан, стъкло и композитни материали и т.н., приложни индустрии, обхващащи космическото пространство, авиацията, корабоплаването, високоскоростните железопътна, автомобилна, мухъл, ядрена енергия и морски и други области.
Технологията за лазерно почистване, датираща от 60-те години на миналия век, има предимствата на добър почистващ ефект, широка гама от приложения, висока прецизност, безконтактност и достъпност. В промишленото производство, производството и поддръжката и други области имат широк спектър от перспективи за приложение, очаква се частично или напълно да замени традиционните методи за почистване и да се превърне в най-обещаващата зелена технология за почистване през 21 век.
Метод за лазерно почистване
Процесът на лазерно почистване е много сложен, включващ различни механизми за отстраняване на материал, за лазерен метод на почистване процесът на почистване може да съществува едновременно с различни механизми, което се дължи главно на взаимодействието между лазера и материала, включително аблация на повърхността на материала, разлагане, йонизация, деградация, топене, изгаряне, изпаряване, вибрация, разпръскване, разширяване, свиване, експлозия, лющене, отделяне и други физични и химични промени. процес.
Понастоящем типичните методи за лазерно почистване са основно три: почистване с лазерна аблация, лазерно почистване с помощта на течен филм и методи за почистване с лазерна ударна вълна.
Метод за почистване с лазерна аблация
Основните методологични механизми са термично разширение, изпаряване, аблация и фазова експлозия. Лазерът действа директно върху материала, който трябва да бъде отстранен от повърхността на субстрата, а условията на околната среда могат да бъдат въздух, разреден газ или вакуум. Условията на работа са прости и най-широко използвани за отстраняване на различни покрития, бои, частици или мръсотия. Диаграмата по-долу показва диаграмата на процеса за метода за почистване с лазерна аблация.
Когато лазерното облъчване на повърхността на материала, субстрата и почистващите материали са първото топлинно разширение. С увеличаването на времето за взаимодействие на лазера с почистващия материал, ако температурата е по-ниска от прага на кавитация на почистващия материал, процесът на физическа промяна на почистващия материал е само, разликата между почистващия материал и коефициента на термично разширение на субстрата води до налягане в интерфейса , изкривяване на почистващия материал, откъсване от повърхността на субстрата, напукване, механично счупване, смачкване от вибрации и т.н., почистващият материал се отстранява чрез струя или се отстранява от повърхността на субстрата.
Ако температурата е по-висока от температурата на прага на газификация на почистващия материал, ще има две ситуации: 1) прагът на аблация на почистващия материал е по-малък от този на субстрата; 2) прагът на аблация на почистващия материал е по-голям от този на субстрата.
Тези два случая на почистващи материали са топене, кавитация и аблация и други физикохимични промени, почистващият механизъм е по-сложен, в допълнение към топлинните ефекти, но също така може да включва почистващи материали и субстрати между разрушаване на молекулярната връзка, разлагане или разграждане на почистващи материали, фаза експлозия, почистващи материали, газификация, мигновена йонизация, генериране на плазма.
(1)Лазерно почистване с помощта на течен филм
Механизмът на метода включва основно кипене на течен филм, изпаряване и вибрации и др. Използването на необходимостта да се избере подходящата дължина на вълната на лазера, по начин, който компенсира липсата на ударно налягане в процеса на почистване с лазерна аблация, може да се използва за отстраняване някои от по-трудните за отстраняване обекти за почистване.
Както е показано на фигурата по-долу, течният филм (вода, етанол или други течности) е предварително покрит върху повърхността на почистващия обект и след това използвайте лазера, за да го облъчите. Течният филм абсорбира лазерна енергия, което води до силна експлозия на течна среда, експлозия на кипяща течност, високоскоростно движение, трансфер на енергия към повърхностните почистващи материали, висока преходна експлозивна сила е достатъчна за отстраняване на повърхностната мръсотия, за да се постигнат целите на почистването.
Методът за лазерно почистване с течен филм има два недостатъка.
Тромав процес и труден за контрол на процеса.
Благодарение на използването на течен филм, химичният състав на повърхността на субстрата след почистване е лесен за промяна и генериране на нови вещества.
(1)Метод за почистване тип лазерна ударна вълна
Подходът и механизмът на процеса са много различни от първите два, механизмът е главно отстраняване на силата на ударна вълна, почистващите обекти са главно частици, главно за отстраняване на частици (субмикронен или наноразмер). Изискванията към процеса са много строги, както за да се гарантира способността за йонизиране на въздуха, така и за поддържане на подходящо разстояние между лазера и субстрата, за да се гарантира, че действието върху частиците на ударната сила е достатъчно голямо.
Схематичната диаграма на процеса на почистване с лазерна ударна вълна е показана по-долу, лазерът е успореден на посоката на изстрел на повърхността на субстрата и субстратът не влиза в контакт. Преместете детайла или лазерната глава, за да настроите лазерния фокус към частицата близо до лазерния изход, ще се появи фокусната точка на феномена на йонизация на въздуха, което ще доведе до ударни вълни, ударни вълни до бързо разширяване на сферичното разширение и разширени до контакт с частиците. Когато моментът на напречния компонент на ударната вълна върху частицата е по-голям от момента на надлъжния компонент и силата на адхезия на частицата, частицата ще бъде отстранена чрез търкаляне.
Технология за лазерно почистване
Механизмът за лазерно почистване се основава главно на повърхността на обекта след абсорбиране на лазерна енергия или изпаряване и изпаряване, или мигновено топлинно разширение за преодоляване на адсорбцията на частици на повърхността, така че обектът от повърхността и след това да се постигне цел на почистването.
Грубо обобщени като: 1. лазерно разлагане на пари, 2. лазерно отстраняване, 3. термично разширение на частици мръсотия, 4. вибрации на повърхността на субстрата и вибрации на частиците четири аспекта
В сравнение с традиционния процес на почистване, лазерната технология за почистване има следните характеристики.
1. Това е „сухо“ почистване, без почистващ разтвор или други химически разтвори и чистотата е много по-висока от процеса на химическо почистване.
2. Обхватът на отстраняване на мръсотия и диапазонът на приложимия субстрат е много широк и
3. Чрез регулиране на параметрите на лазерния процес не може да се повреди повърхността на субстрата въз основа на ефективно отстраняване на замърсители, повърхността е като нова.
4. Лазерното почистване може лесно да се автоматизира.
5. Оборудването за лазерно обеззаразяване може да се използва дълго време, ниски оперативни разходи.
6. Технологията за лазерно почистване е: зелена: процес на почистване, премахване на отпадъците е твърд прах, малък размер, лесен за съхранение, основно няма да замърсява околната среда.
През 80-те години на миналия век бързото развитие на полупроводниковата индустрия на повърхността на частиците от замърсяване на силициевата вафла маска на технологията за почистване изложи по-високи изисквания, ключовият момент е да се преодолее замърсяването на микрочастиците и субстрата между голямата адсорбционна сила , традиционното химическо почистване, механичното почистване, ултразвуковите методи за почистване не са в състояние да отговорят на търсенето, а лазерното почистване може да реши такива проблеми със замърсяването, свързаните изследвания и приложения са разработени бързо.
През 1987 г. се появи първата заявка за патент за лазерно почистване. През 90-те години на миналия век Zapka успешно прилага технологията за лазерно почистване в производствения процес на полупроводници, за да премахне микро-частиците от повърхността на маската, реализирайки ранното приложение на технологията за лазерно почистване в индустриалната област. През 1995 г. изследователите използваха 2 kW TEA-CO2 лазер, за да постигнат успешно почистването на боята от фюзелажа на самолета.
След навлизането в 21-ви век, с високоскоростното развитие на ултра-къси импулсни лазери, вътрешните и чуждестранните изследвания и прилагането на технология за лазерно почистване постепенно се увеличават, фокусирайки се върху повърхността на метални материали, типичните чуждестранни приложения са отстраняване на боя от фюзелажа на самолета, мухъл повърхностно обезмасляване, вътрешно отстраняване на въглерод на двигателя и повърхностно почистване на фуги преди заваряване. Американският институт за заваряване Edison лазерно почистване на военния самолет FG16, когато мощността на лазера е 1 kW, обемът на почистване е 2,36 cm3 на минута.
Струва си да се спомене, че изследването и прилагането на лазерно премахване на боя от усъвършенствани композитни части също е основна гореща точка. Американският флот HG53, перките на витлото на хеликоптера HG56 и плоската опашка на изтребителя F16 и други композитни повърхности са реализирани приложения за лазерно премахване на боя, докато композитните материали на Китай в приложенията на въздухоплавателните средства са закъснели, така че подобни изследвания са основно празни.
В допълнение, използването на технология за лазерно почистване за CFRP композитна повърхностна обработка на фугата преди залепване за подобряване на здравината на фугата също е един от настоящите изследователски фокуси. адаптиране на лазерната компания към линията за производство на автомобили Audi TT, за да осигури оборудване за почистване с фибро лазер за почистване на повърхността на оксидния филм на рамката на вратата от лека алуминиева сплав. Rolls G Royce UK използва лазерно почистване за почистване на оксиден филм върху повърхността на компонентите на титаниеви авиационни двигатели.
Технологията за лазерно почистване се разви бързо през последните две години, независимо дали става въпрос за параметрите на процеса на лазерно почистване и почистващия механизъм, изследването на обекта за почистване или прилагането на изследванията са постигнали голям напредък. Технологията за лазерно почистване след много теоретични изследвания, фокусът на нейните изследвания е постоянно пристрастен към прилагането на изследвания и в прилагането на обещаващи резултати. В бъдеще технологията за лазерно почистване при защитата на културни реликви и произведения на изкуството ще бъде по-широко използвана и нейният пазар е много широк. С развитието на науката и технологиите, прилагането на технологията за лазерно почистване в индустрията става реалност и обхватът на приложение става все по-обширен.
Компанията за лазерна автоматизация Maven се фокусира върху лазерната индустрия от 14 години, ние сме специализирани в лазерното маркиране, имаме машина за лазерно почистване на шкафове за машини, машина за лазерно почистване на колички, машина за лазерно почистване на раница и машина за лазерно почистване три в едно, освен това имаме и машина за лазерно заваряване, машина за лазерно рязане и машина за гравиране с лазерно маркиране, ако се интересувате от нашата машина, можете да ни следвате и не се колебайте да се свържете с нас.
Време на публикуване: 14 ноември 2022 г
