Az utóbbi években a lézertisztítás az ipari gyártás egyik kutatási központjává vált, a kutatás kiterjed az eljárásokra, az elméletekre, a berendezésekre és az alkalmazásokra is. Az ipari alkalmazásokban a lézertisztító technológia képes megbízhatóan tisztítani számos különböző hordozófelületet, beleértve az acélt, alumíniumot, titánt, üveget és kompozit anyagokat stb., olyan iparágakban, mint a repülőgépipar, a repülés, a hajózás, a nagysebességű vasút, az autóipar, a penészipar, az atomenergia, a tengerészet és más területek.
A lézeres tisztítási technológia, amelynek története egészen az 1960-as évekig nyúlik vissza, jó tisztítóhatással, széleskörű alkalmazási lehetőségekkel, nagy pontossággal, érintésmentességgel és hozzáférhetőséggel rendelkezik. Az ipari gyártásban, a termelésben és karbantartásban, valamint más területeken széleskörű alkalmazási lehetőségekkel rendelkezik, és várhatóan részben vagy teljesen felváltja a hagyományos tisztítási módszereket, és a 21. század legígéretesebb zöld tisztítási technológiájává válik.
Lézeres tisztítási módszer
A lézeres tisztítási folyamat nagyon összetett, és számos anyageltávolítási mechanizmust foglal magában. Egy lézeres tisztítási módszer esetében a tisztítási folyamat egyszerre több mechanizmust is magában foglalhat, amelyek főként a lézer és az anyag közötti kölcsönhatásnak tulajdoníthatók, beleértve az anyag felületének leválását, bomlását, ionizációját, degradációját, olvadását, égését, párolgását, rezgését, porlasztását, tágulását, zsugorodását, robbanását, hámlását, leválását és egyéb fizikai és kémiai változásokat.
Jelenleg a lézeres tisztítás tipikus módszerei főként háromféleképpen alkalmazhatók: lézeres ablációs tisztítás, folyadékfilm-rásegítéses lézeres tisztítás és lézeres lökéshullám-tisztítás.
Lézeres ablációs tisztítási módszer
A fő módszertani mechanizmusok a hőtágulás, a párologtatás, az abláció és a fázisrobbanás. A lézer közvetlenül az aljzat felületéről eltávolítandó anyagra hat, a környezeti feltételek pedig lehetnek levegő, ritka gáz vagy vákuum. Az üzemi feltételek egyszerűek, és a legszélesebb körben használtak különféle bevonatok, festékek, részecskék vagy szennyeződések eltávolítására. Az alábbi ábra a lézeres ablációs tisztítási módszer folyamatábráját mutatja.
Amikor a lézersugárzás az anyag felületére hat, az aljzat és a tisztítóanyag először hőtágul. A lézer és a tisztítóanyag közötti kölcsönhatási idő növekedésével, ha a hőmérséklet alacsonyabb, mint a tisztítóanyag kavitációs küszöbértéke, a tisztítóanyag csak fizikai változási folyamaton megy keresztül. A tisztítóanyag és az aljzat hőtágulási együtthatója közötti különbség nyomást okoz a határfelületen, a tisztítóanyag deformálódik, leszakad az aljzat felületéről, reped, mechanikai törés, vibrációs zúzódás stb. A tisztítóanyagot sugárral eltávolítják vagy lecsupaszítják az aljzat felületéről.
Ha a hőmérséklet magasabb, mint a tisztítóanyag elgázosodási küszöbhőmérséklete, két helyzet állhat elő: 1) a tisztítóanyag ablációs küszöbértéke alacsonyabb, mint az aljzaté; 2) a tisztítóanyag ablációs küszöbértéke magasabb, mint az aljzaté.
A tisztítószerek esetében ez a két eset az olvadás, a kavitáció és az abláció, valamint egyéb fizikai-kémiai változások. A tisztítási mechanizmus összetettebb a termikus hatások mellett, de magában foglalhatja a tisztítószerek és a szubsztrátok közötti molekuláris kötések felszakadását, a tisztítószerek bomlását vagy lebomlását, a fázisrobbanást, a tisztítószerek elgázosítását, az azonnali ionizációt és a plazmaképződést is.
(1)Folyékony filmmel segített lézeres tisztítás
A módszer mechanizmusa főként folyadékfilm forráspontjának párologtatását és rezgését stb. foglalja magában. A megfelelő lézerhullámhossz kiválasztásának szükségessége, hogy kompenzálja a lézeres ablációs tisztítási folyamat során fellépő ütési nyomás hiányát, felhasználható a nehezebben eltávolítható tisztítandó tárgyak eltávolítására.
Amint az alábbi ábrán látható, a tisztítandó tárgy felületére előzetesen folyadékfilmet (vizet, etanolt vagy más folyadékot) visznek fel, majd lézerrel besugározzák. A folyékony film elnyeli a lézerenergiát, ami a folyékony közeg erős robbanását, a forrásban lévő folyadék nagy sebességű mozgását, az energia átvitelét a tisztítóanyagok felületére, a nagy átmeneti robbanási erő elegendő a felületi szennyeződések eltávolításához és a tisztítási célok eléréséhez.
A folyadékfilm-rásegítéses lézeres tisztítási módszernek két hátránya van.
Nehézkes folyamat, és nehéz kontrollálni.
A folyékony film használata miatt a tisztítás utáni hordozófelület kémiai összetétele könnyen megváltoztatható és új anyagok keletkezhetnek.
(1)Lézeres lökéshullám típusú tisztítási módszer
A folyamat megközelítése és mechanizmusa nagyon eltér az első kettőtől, a mechanizmus főként lökéshullám-erő eltávolításán alapul, a tisztított tárgyakat főként részecskékkel tisztítják, főként a részecskék (mikron alatti vagy nanoskálájú) eltávolítására. A folyamatkövetelmények nagyon szigorúak, mind a levegő ionizálásának képessége, mind a lézer és az aljzat közötti megfelelő távolság fenntartása érdekében, hogy a részecskékre ható ütőerő kellően nagy legyen.
A lézeres lökéshullám-tisztítási folyamat vázlata alább látható. A lézersugarak párhuzamosan lökődnek a hordozó felületével, és nem érintkeznek a hordozóval. A munkadarab vagy a lézerfej mozgatásával a lézer fókuszpontját a lézerkimenet közelében lévő részecskére állítják be. A levegő ionizációs jelensége lökéshullámokat hoz létre. A lökéshullámok gyorsan tágulnak, és a gömb alakú tágulás meghosszabbodik, majd érintkeznek a részecskékkel. Amikor a lökéshullám keresztirányú komponensének nyomatéka a részecskén nagyobb, mint a hosszanti komponens nyomatéka és a részecskék tapadási ereje, a részecske gördüléssel eltávolítható.
Lézeres tisztítási technológia
A lézeres tisztító mechanizmus főként a tárgy felületén alapul a lézerenergia elnyelése, vagy elpárologtatása és illékonyodása, vagy pillanatnyi hőtágulása után, hogy leküzdje a részecskék adszorpcióját a felületen, így a tárgy eltávolítható a felületről, és eléri a tisztítás célját.
Nagyjából összefoglalva: 1. lézeres gőzbontás, 2. lézeres leválasztás, 3. szennyeződés-részecskék hőtágulása, 4. hordozófelület rezgése és részecske rezgés négy aspektusa
A hagyományos tisztítási eljárással összehasonlítva a lézeres tisztítási technológia a következő jellemzőkkel rendelkezik.
1. Ez egy "száraz" tisztítás, tisztítóoldat vagy más kémiai oldatok nélkül, és a tisztaság sokkal magasabb, mint a kémiai tisztítási eljárás.
2. A szennyeződés eltávolításának hatóköre és az alkalmazható aljzatok köre nagyon széles, és
3. A lézeres folyamatparaméterek szabályozásán keresztül a szennyeződések hatékony eltávolítása révén nem károsíthatja az aljzat felületét, így a felület olyan jó, mint új.
4. A lézeres tisztítás könnyen automatizálható.
5. A lézeres fertőtlenítő berendezések hosszú ideig használhatók, alacsony üzemeltetési költségekkel járnak.
6. A lézeres tisztítási technológia egy: zöld: tisztítási folyamat, a hulladék szilárd por formájában, kis méretben, könnyen tárolható, alapvetően nem szennyezi a környezetet.
Az 1980-as években a félvezetőipar gyors fejlődése a szilíciumlapka-maszk felületén található szennyeződési részecskék tisztítási technológiájával szemben magasabb követelményeket támasztott. A kulcspont a mikrorészecskék és az aljzat közötti szennyeződés nagy adszorpciós erejének leküzdése volt. A hagyományos kémiai tisztítás, a mechanikus tisztítás és az ultrahangos tisztítási módszerek nem tudták kielégíteni az igényeket, és a lézeres tisztítás megoldhatja az ilyen szennyezési problémákat. A kapcsolódó kutatások és alkalmazások gyorsan fejlődtek.
1987-ben jelent meg az első lézeres tisztításra vonatkozó szabadalmi bejelentés. Az 1990-es években Zapka sikeresen alkalmazta a lézeres tisztítási technológiát a félvezetőgyártási folyamatban a maszk felületéről származó mikrorészecskék eltávolítására, megvalósítva a lézeres tisztítási technológia korai alkalmazását az ipari területen. 1995-ben a kutatók egy 2 kW-os TEA-CO2 lézert használtak a repülőgéptörzs festékének sikeres tisztítására.
A 21. századba lépés után, az ultrarövid impulzuslézerek nagysebességű fejlődésével, a lézeres tisztítási technológia hazai és külföldi kutatása és alkalmazása fokozatosan növekedett, a fémes anyagok felületére összpontosítva. Tipikus külföldi alkalmazások a repülőgéptörzs festékének eltávolítása, a forma felületének zsírtalanítása, a motor belső szén eltávolítása és a hegesztés előtti illesztések felülettisztítása. Az US Edison Hegesztőintézet az FG16 harci repülőgép lézeres tisztítását végezte 1 kW lézerteljesítmény mellett, percenként 2,36 cm3 tisztítási térfogattal.
Érdemes megemlíteni, hogy a fejlett kompozit alkatrészek lézeres festékeltávolításának kutatása és alkalmazása szintén jelentős érdeklődésre tart számot. Az amerikai haditengerészet HG53 és HG56 helikopter-propellerlapátjai, valamint az F16 vadászgépek lapos farka és más kompozit felületei lézeres festékeltávolítási alkalmazásokat valósítottak meg, míg Kína kompozit anyagainak repülőgép-alkalmazásokban való alkalmazása későn kezdődött, így az ilyen jellegű kutatások alapvetően üresen állnak.
Emellett a lézeres tisztítási technológia alkalmazása a CFRP kompozit felületkezelésére a ragasztás előtt a kötés szilárdságának javítása érdekében szintén a jelenlegi kutatási fókuszok közé tartozik. A lézert egy vállalat adaptálta az Audi TT autógyártó sorához, hogy szálas lézeres tisztítóberendezéseket biztosítson a könnyű alumíniumötvözet ajtókeret oxidrétegének felületének tisztítására. A Rolls G Royce UK lézeres tisztítást alkalmazott a titán repülőgép-hajtómű-alkatrészek felületén lévő oxidréteg tisztítására.
A lézeres tisztítási technológia az elmúlt két évben gyorsan fejlődött, legyen szó akár a lézeres tisztítási folyamat paramétereiről és a tisztítási mechanizmusról, a tisztítási tárgyak kutatásáról, akár az alkalmazásokról. A lézeres tisztítási technológia számos elméleti kutatás után folyamatosan az alkalmazásokra és az ígéretes eredményekre helyezi a hangsúlyt. A jövőben a lézeres tisztítási technológia egyre szélesebb körben fog elterjedni a kulturális emlékek és műalkotások védelmében, és piaca is nagyon széles lesz. A tudomány és a technológia fejlődésével a lézeres tisztítási technológia ipari alkalmazása valósággá válik, és az alkalmazási kör egyre kiterjedtebbé válik.
A Maven lézerautomatizálási cég 14 éve a lézeriparra összpontosít, lézeres jelölésre szakosodtunk. Rendelkezünk gépszekrény lézertisztító géppel, kocsis lézertisztító géppel, hátizsákos lézertisztító géppel és három az egyben lézertisztító géppel, továbbá lézerhegesztő géppel, lézervágó géppel és lézerjelölő gravírozó géppel is. Ha érdekli a gépünk, kövessen minket, és forduljon hozzánk bizalommal.
Közzététel ideje: 2022. november 14.
