Obsah
Vývoj a princip laserového čištění
Tradiční průmyslové metody čištění zahrnují především vysokotlakou vodu, chemická činidla, ultrazvukové vlny a mechanické broušení. Tyto způsoby čištění však mají problémy, jako je poškození substrátu, špatné pracovní prostředí, znečištění, neúplné čištění některých míst a vysoké náklady na čištění.
S rostoucím znečištěním životního prostředí učenci z celého světa aktivně vyvíjejí nové čisticí technologie, které jsou energeticky úsporné, šetrné k životnímu prostředí a účinné.
Protože technologie laserového čištění má výhody nízkého poškození matricového materiálu, vysoké přesnosti čištění, nulových emisí a žádného znečištění, postupně si ji získává na popularitě v akademické sféře i průmyslu. Není pochyb o tom, že aplikace technologie laserového čištění k čištění nečistot na kovových površích má velmi široké vyhlídky.
Vývoj a stav technologie laserového čištění
V 1960. letech XNUMX. století slavný fyzik Schawlow nejprve navrhl čištění laserem a poté tuto technologii aplikoval na restaurování a údržbu starověkých textů. Rozsah dekontaminace cizího laserového čištění je velmi široký, od silné vrstvy rzi až po jemné částice na povrchu předmětů, včetně čištění kulturních památek a uměleckých děl, odstranění pryžové kontaminace na povrchu forem pneumatik, odstranění kontaminace silikonovým olejem na povrchu zlatého filmu a odstranění mikroelektroniky Vysoce přesné čištění v průmyslu.
V Číně se laserové čisticí stroje skutečně rozjely v roce 2004 a Čína začala investovat mnoho pracovních sil a materiálních zdrojů do posílení výzkumu v oblasti technologie laserového čištění. V posledních deseti letech, s vývojem pokročilých laserů, od neefektivních a objemných laserů na bázi oxidu uhličitého k lehkým a kompaktním vláknovým laserům ; od laserů s kontinuálním výstupem k nanosekundovým nebo dokonce pikosekundovým, femtosekundovým laserům s krátkými pulzy; od viditelného světla k výstupu dlouhovlnného infračerveného světla a krátkovlnného ultrafialového světla… Lasery dosáhly skokového pokroku v energetickém výstupu, rozsahu vlnových délek, kvalitě laseru a účinnosti přeměny energie.
Vývoj laserů přirozeně také podpořil rychlý rozvoj technologie laserového čištění a technologie laserového čištění dosáhla plodných výsledků v teorii i aplikaci.
Princip technologie laserového čištění
Proces pulzního laserového čištění se opírá o vlastnosti světelných pulzů produkovaných laserem, které jsou založeny na fotofyzikálních reakcích způsobených interakcí mezi vysoce intenzivním paprskem, krátkopulzním laserem a vrstvou kontaminace. Jeho fyzikální principy lze shrnout následovně:
a) Paprsek emitovaný laserem je absorbován kontaminační vrstvou na ošetřovaném povrchu
b) Absorpcí velké energie vzniká rychle expandující plazma (vysoce ionizovaný nestabilní plyn), což má za následek rázovou vlnu
c) Rázová vlna rozbije kontaminanty na fragmenty a je odmítnuta
d) Šířka optického pulzu musí být dostatečně krátká, aby se zabránilo hromadění tepla, které by zničilo ošetřovaný povrch
e) Experimenty ukazují, že když je na kovovém povrchu oxid, plazma vzniká na kovovém povrchu
Plazma se generuje pouze tehdy, když je hustota energie nad prahovou hodnotou, která závisí na odstraňované kontaminaci nebo vrstvě oxidu. Tento prahový efekt je důležitý pro účinné čištění při zachování bezpečnosti materiálu substrátu.
Existuje také druhý práh pro výskyt plazmy. Pokud hustota energie překročí tento práh, materiál substrátu bude zničen. Aby bylo možné provést účinné čištění za předpokladu zajištění bezpečnosti materiálu substrátu, musí být parametry laseru upraveny podle situace tak, aby hustota energie světelného pulsu byla přesně mezi dvěma prahy.
Výhody laserového čištění
Ve srovnání s tradičními metodami čištění, jako je čištění mechanickým třením, čištění chemickou korozí, čištění kapalnými pevnými látkami se silným nárazem a vysokofrekvenční čištění ultrazvukem, má laserové čištění pět zjevných výhod:
Výhody pro životní prostředí: Laserové čištění je „zelená“ metoda čištění bez použití chemikálií a čisticích kapalin a vyčištěný odpad je v podstatě pevný prášek, malé velikosti, snadno skladovatelný, recyklovatelný, nedochází k fotochemické reakci a nedochází ke znečištění.
Výhoda účinku: Tradiční metoda čištění je často kontaktní čištění, které působí mechanickou silou na povrch čištěného předmětu, poškozuje povrch předmětu nebo čisticí médium ulpívá na povrchu čištěného předmětu a nelze jej odstranit, což vede k sekundárnímu znečištění. Laserové čištění nemá žádný účinek. Abrazivní a bezkontaktní čištění bez tepelných účinků nepoškozuje podklad, což tyto problémy usnadňuje.
Výhody ovládání: Laser může být přenášen optickým vláknem, spolupracovat s robotickou rukou a robotem a snadno realizovat provoz na velké vzdálenosti. Dokáže čistit části, které nejsou snadno dostupné tradičními metodami, což může zajistit bezpečnost personálu při použití v některých nebezpečných místech.
Výhoda pohodlí: Laserové čištění dokáže odstranit různé typy nečistot na povrchu různých materiálů a dosáhnout čistoty, které nelze dosáhnout konvenčním čištěním. Dokáže také selektivně čistit nečistoty na povrchu materiálu, aniž by jej poškodil.
Cenová výhoda: Laserové čištění je rychlé, efektivní a časově úsporné; i když je počáteční jednorázová investice do pořízení laserového čisticího systému v této fázi vysoká, čisticí systém lze stabilně používat po dlouhou dobu s nízkými provozními náklady a co je důležitější, lze jej snadno automatizovat. Lze předpovědět, že náklady na laserový čisticí systém se v budoucnu výrazně sníží, čímž se dále sníží náklady na používání laserové čisticí technologie.
Klasifikace technologie laserového čištění
Metody čištění laserem lze rozdělit především do následujících tří kategorií:
1. Laserové chemické čištění
Přímá dekontaminace laserovým zářením. Poté, co je laser absorbován předměty nebo částicemi nečistot, dochází k vibracím, které oddělují substrát a nečistoty. Existují dva hlavní způsoby odstranění částic nečistot při laserovém chemickém čištění: jedním je okamžitá tepelná roztažnost povrchu substrátu, která generuje vibrace, takže částice adsorbované na povrchu jsou odstraněny. Druhým je tepelná roztažnost samotných částic, která způsobí, že částice opustí povrch substrátu.
2. Laserové mokré čištění
Laserové mokré čištění spočívá v tom, že se nejprve rovnoměrně pokryje povrch čištěného substrátu vrstvou kapalného dielektrického filmu a poté se skvrny odstraní laserovým zářením. Podle absorpce laseru dielektrickým filmem a substrátem lze mokré čištění rozdělit na silnou absorpci substrátem, silnou absorpci dielektrickým filmem a společnou absorpci dielektrickým filmem substrátem. V případě silné absorpce matrice se po absorpci laserové energie matrice přenese teplo na kapalný film, vrstva kapaliny na rozhraní mezi matricí a kapalinou se přehřeje a vaří a vrstva kapaliny a skvrna se odstraní společně.
3. Laser + čištění inertním plynem
Současně s ozařováním laseru je na povrch obrobku vyfukován inertní plyn. Když jsou nečistoty odloupnuty z povrchu, jsou odfouknuty z povrchu plynem, aby se zabránilo znečištění a oxidaci čistého povrchu.
Laserový čisticí stroj na prodej
