Czyszczenie laserem

Zrozumienie zasad i zastosowań technologii czyszczenia laserowego

Zrozumienie zasad i zastosowań technologii czyszczenia laserowego | Laserchina

Odkryj rewolucyjny świat technologii czyszczenia laserowego dzięki temu obszernemu przewodnikowi. Poznaj zasady, rodzaje i różnorodne zastosowania tej precyzyjnej metody czyszczenia, która zmienia branżę.

Wprowadzenie do Czyszczenie laserem Technologia

Pojawienie się technologii czyszczenia laserowego stanowi rewolucyjny krok w dziedzinie metod czyszczenia. Ta innowacyjna technika wykorzystuje wysoką gęstość energii, precyzję i wydajną przewodność laserów, oferując wyraźną przewagę nad tradycyjnymi metodami czyszczenia pod względem wydajności, precyzji i możliwości czyszczenia określonych miejsc. Jedną z jego najważniejszych zalet jest unikanie zanieczyszczeń środowiska typowo związanych z chemicznymi metodami czyszczenia, a wszystko to przy jednoczesnym braku uszkodzeń podłoża.

Zasada czyszczenia laserowego

Zrozumienie zasad i zastosowań technologii czyszczenia laserowego | Laserchina

Czyszczenie laserowe polega na usuwaniu materiałów z powierzchni stałych (lub czasami płynnych) poprzez wystawienie ich na działanie wiązki lasera. Przy niskich fluencjach lasera pochłonięta energia lasera podgrzewa i odparowuje lub sublimuje materiał. Przy wysokich fluktuacjach materiał często zamienia się w plazmę. Zwykle czyszczenie laserowe odnosi się do zastosowań lasera pulsacyjnego do usuwania materiału, ale przy wystarczającej intensywności wiązki lasera o fali ciągłej mogą również usuwać materiał. Do fotoablacji wykorzystuje się przede wszystkim lasery ekscymerowe działające w głębokim ultrafiolecie, o długości fali około 200 nm. Głębokość absorpcji energii lasera i ilość materiału usuniętego przez pojedynczy impuls lasera zależą od właściwości optycznych materiału, a także długości fali lasera i czasu trwania impulsu. Na całkowitą masę usuwaną przez każdy impuls, powszechnie nazywaną szybkością ablacji, duży wpływ mają właściwości lasera, takie jak prędkość skanowania wiązki i nakładanie się linii skanowania.

Rodzaje technologii czyszczenia laserowego

  • Czyszczenie laserem na sucho: Metoda ta polega na bezpośrednim, pulsacyjnym napromienianiu lasera na obrabiany przedmiot, co powoduje, że podłoże lub zanieczyszczenia powierzchniowe pochłaniają energię i zwiększają temperaturę, co skutkuje rozszerzalnością cieplną lub wibracjami podłoża, co prowadzi do ich separacji. Może to nastąpić na dwa sposoby: albo zanieczyszczenia powierzchniowe rozszerzają się pod wpływem absorpcji lasera, albo podłoże wibruje z powodu ciepła indukowanego przez laser.
  • Czyszczenie laserem na mokro: Przed naświetlaniem impulsowym laserem na powierzchnię przedmiotu obrabianego nakładana jest płynna warstwa. Gwałtowny wzrost temperatury warstwy cieczy pod wpływem lasera powoduje jej odparowanie, tworząc falę uderzeniową, która uderza w cząsteczki zanieczyszczeń i wypiera je z podłoża. Metoda ta wymaga, aby podłoże i warstwa cieczy nie reagowały, co ogranicza zakres stosowanych materiałów.
  • Czyszczenie za pomocą fali uderzeniowej plazmy indukowanej laserem: Sferyczna fala uderzeniowa plazmy jest generowana, gdy wiązka lasera jonizuje powietrze podczas napromieniania. Fala uderzeniowa oddziałuje na powierzchnię czyszczonego przedmiotu, uwalniając energię, która usuwa zanieczyszczenia bez wpływu na podłoże. Technika ta umożliwia czyszczenie cząstek stałych o średnicy do kilkudziesięciu nanometrów i nie jest ograniczona długością fali lasera.

Fizyczne zasady czyszczenia plazmowego można podsumować w następujący sposób:

  1.  Wiązka laserowa emitowana przez laser jest pochłaniana przez warstwę zanieczyszczeń znajdującą się na obrabianej powierzchni.
  2.  Wysoka absorpcja energii tworzy szybko rozszerzającą się plazmę (silnie zjonizowany, niestabilny gaz), generując falę uderzeniową.
  3.  Fala uderzeniowa rozbija zanieczyszczenia, które następnie są wyrzucane.
  4.  Szerokość impulsu światła musi być wystarczająco krótka, aby uniknąć akumulacji ciepła, która mogłaby uszkodzić obrabianą powierzchnię.
    e) Doświadczenia pokazują, że gdy na powierzchni metalu znajdują się tlenki, na granicy faz metalu tworzy się plazma.

Plazma jest generowana tylko wtedy, gdy gęstość energii przekracza próg, który zależy od usunięcia warstwy zanieczyszczeń lub tlenku. Ten efekt progowy jest niezbędny do skutecznego czyszczenia przy jednoczesnym zapewnieniu bezpieczeństwa materiału podłoża. Istnieje drugi próg tworzenia plazmy; jego przekroczenie może spowodować uszkodzenie podłoża. Aby zapewnić skuteczne czyszczenie bez szkody dla podłoża, parametry lasera należy tak dobrać, aby gęstość energii impulsu mieściła się ściśle pomiędzy dwoma progami.

Początkowo te trzy rodzaje technologii czyszczenia laserowego zostały opracowane w celu czyszczenia mikroskopijnych cząstek z płytek półprzewodnikowych, co pojawiło się wraz z rozwojem technologii półprzewodników. Jednak od tego czasu czyszczenie laserowe zaczęto stosować w innych dziedzinach, takich jak czyszczenie form opon, usuwanie farby z poszycia samolotów i odnawianie powierzchni zabytków kultury.

Zastosowania technologii czyszczenia laserowego

Zrozumienie zasad i zastosowań technologii czyszczenia laserowego | Laserchina

Pole półprzewodnikowe

Czyszczenie płytek półprzewodnikowych i podłoży optycznych obejmuje podobne procesy: kształtowanie surowców poprzez cięcie, szlifowanie i inne metody. Podczas tych procesów wprowadzane są zanieczyszczenia w postaci cząstek, które są trudne do usunięcia i stwarzają poważne ryzyko ponownego skażenia. Zanieczyszczenia na powierzchni płytek półprzewodnikowych mogą wpływać na jakość druku płytek drukowanych i skracać żywotność układów półprzewodnikowych. Zanieczyszczenia na podłożach optycznych mogą wpływać na jakość urządzeń optycznych i powłok, potencjalnie prowadząc do nierównomiernego rozkładu energii i skrócenia żywotności.

Ponieważ czyszczenie laserowe na sucho może łatwo spowodować uszkodzenie podłoża, jego zastosowanie w czyszczeniu płytek półprzewodnikowych i podłoży optycznych jest ograniczone. W tej dziedzinie z większym powodzeniem stosuje się czyszczenie laserem na mokro i czyszczenie za pomocą plazmowej fali uderzeniowej indukowanej laserem.

Pole materiału metalowego

Czyszczenie powierzchni materiałów metalowych wiąże się z zanieczyszczeniami w zakresie makroskopowym, w przeciwieństwie do mikroskopijnych, które występują na płytkach półprzewodnikowych i podłożach optycznych. Zanieczyszczenia na powierzchniach metalowych zazwyczaj obejmują warstwy tlenków (rdza), warstwy farby, powłoki i inne zrosty, które mogą być organiczne (farba, powłoki) lub nieorganiczne (rdza).

Oczyszczenie powierzchni metalowych z zanieczyszczeń służy głównie przygotowaniu ich do późniejszej obróbki lub użycia. Na przykład przed spawaniem części ze stopu tytanu konieczne jest usunięcie warstwy tlenku o grubości około 10 μm lub podczas remontu samolotu usunięcie oryginalnej warstwy farby z poszycia w celu ponownego pomalowania. Regularne czyszczenie form do opon gumowych w celu usunięcia przyczepionych cząstek gumy jest również niezbędne do utrzymania czystości powierzchni, co zapewnia jakość produkowanych opon i żywotność form. Ponieważ próg uszkodzenia materiałów metalowych jest wyższy niż próg czyszczenia laserowego zanieczyszczeń powierzchniowych, wybór laserowej maszyny czyszczącej o odpowiedniej mocy może przynieść dobre rezultaty, co zostało z powodzeniem zastosowane w różnych dziedzinach.

Technologia czyszczenia laserowego to zaawansowana technika o szerokich perspektywach badawczych i aplikacyjnych w zaawansowanych dziedzinach, takich jak przemysł lotniczy, sprzęt wojskowy i elektronika. Jego zastosowania rozszerzają się dzięki wydajności, przyjazności dla środowiska i skutecznym efektom czyszczenia. Technologia ta jest nie tylko dobrze ugruntowana usuwanie lakieru i usuwania rdzy, ale w ostatnich latach zgłaszano także przypadki czyszczenia warstw tlenków na drutach metalowych. Ekspansja obecnych zastosowań i eksploracja nowych dziedzin położyła podwaliny pod rozwój technologii czyszczenia laserowego. Trwa rozwój i dywersyfikacja nowego sprzętu do czyszczenia laserowego, w tym maszyn o wielu zastosowaniach i tych zaprojektowanych do określonych celów. Przyszła integracja z robotami przemysłowymi w celu osiągnięcia w pełni zautomatyzowanego czyszczenia laserowego jest również obiecującym kierunkiem.

Trendy w rozwoju technologii czyszczenia laserowego

  • Wzmocnienie badań teoretycznych w zakresie czyszczenia laserowego w celu ukierunkowania jego zastosowania. Przegląd obszernej literatury pokazuje, że nie ma dojrzałego systemu teoretycznego wspierającego technologię czyszczenia laserowego, a większość badań ma charakter eksperymentalny. Utworzenie systemu teoretycznego ma fundamentalne znaczenie dla dalszego rozwoju technologii czyszczenia laserowego.
  • Rozszerzanie zastosowań w istniejących dziedzinach i odkrywanie nowych. Technologia czyszczenia laserowego rozwinęła się w zastosowaniach takich jak usuwanie farby i usuwanie rdzy, a ostatnie raporty podkreślają jej zastosowanie w czyszczeniu warstw tlenków na drutach metalowych. Rozwój jej zastosowań zarówno w istniejących obszarach, jak i nowych dziedzinach jest podatnym gruntem dla rozwoju technologii.
  • Rozwój nowych maszyn do czyszczenia laserowego. Przyszły sprzęt prawdopodobnie będzie zróżnicowany, przy czym niektóre maszyny będą miały kilka zastosowań, na przykład pojedynczą maszynę zdolną zarówno do usuwania farby, jak i usuwania rdzy, a inne zostaną zaprojektowane do określonych zadań, być może wymagających niestandardowych przyrządów lub światłowodów do czyszczenia zanieczyszczeń w małych przestrzeniach. Współpraca z robotami przemysłowymi w celu uzyskania w pełni zautomatyzowanego czyszczenia laserowego to kolejny gorący kierunek zastosowań.

Wnioski

Technologia czyszczenia laserowego, reprezentowana przez laserową maszynę czyszczącą, jest doskonałym przykładem nowoczesnych innowacji, oferujących szereg korzyści, którym nie mogą dorównać tradycyjne metody czyszczenia. Wraz z ciągłym rozwojem nowych urządzeń do czyszczenia laserowego i rozszerzaniem ich zastosowań na nowe sektory, przyszłość procesów czyszczenia rysuje się w jasnych barwach. Jak LASERCHINA inżynierowie nadal są pionierami w tej dziedzinie, możemy spodziewać się, że czyszczenie laserowe stanie się podstawą w gałęziach przemysłu wymagających dużej precyzji, ustanawiając nowe standardy w zakresie czystości, wydajności i odpowiedzialności za środowisko.

KONTAKT W SPRAWIE ROZWIĄZAŃ LASEROWYCH

Dzięki ponad dwudziestoletniemu doświadczeniu w dziedzinie laserów i kompleksowej ofercie produktów obejmującej pojedyncze komponenty aż po kompletne maszyny, jest to Twój najlepszy partner, który spełni wszystkie Twoje wymagania związane z laserami.

Podobne posty

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *