I de senere år er laserrensning blevet et af de mest populære forskningsområder inden for industriel fremstilling, og forskningen dækker processer, teori, udstyr og anvendelser. I industrielle anvendelser har laserrensningsteknologi været i stand til pålideligt at rengøre et stort antal forskellige substratoverflader og rengøre genstande, herunder stål, aluminium, titanium, glas og kompositmaterialer osv., og anvendelsesområder omfatter rumfart, luftfart, skibsfart, højhastighedstog, bilindustrien, støbeforme, atomkraft og marine og andre områder.
Laserrensningsteknologi, der stammer fra 1960'erne, har fordelene ved god rengøringseffekt, bred vifte af anvendelser, høj præcision, berøringsfrihed og tilgængelighed. Inden for industriel fremstilling, produktion og vedligeholdelse og andre områder har den en bred vifte af anvendelsesmuligheder og forventes delvist eller helt at erstatte de traditionelle rengøringsmetoder og blive den mest lovende grønne rengøringsteknologi i det 21. århundrede.
Laserrensningsmetode
Laserrensningsprocessen er meget kompleks og involverer en række forskellige materialefjernelsesmekanismer. For en laserrensningsmetode kan der samtidig forekomme en række forskellige mekanismer i rengøringsprocessen, hvilket hovedsageligt kan tilskrives interaktionen mellem laseren og materialet, herunder ablation, nedbrydning, ionisering, nedbrydning, smeltning, forbrænding, fordampning, vibration, sputtering, ekspansion, krympning, eksplosion, afskalning, afskalning og andre fysiske og kemiske ændringer i materialets overflade.
I øjeblikket er de typiske laserrengøringsmetoder primært tre: laserablationsrensning, laserrensning med flydende film og laserchokbølgerensningsmetoder.
Laserablationsrensningsmetode
De vigtigste metodologiske mekanismer er termisk ekspansion, fordampning, ablation og faseeksplosion. Laseren virker direkte på det materiale, der skal fjernes fra substratets overflade, og de omgivende forhold kan være luft, fortyndet gas eller vakuum. Driftsforholdene er enkle og anvendes oftest til at fjerne en række forskellige belægninger, malinger, partikler eller snavs. Diagrammet nedenfor viser procesdiagrammet for laserablationsmetoden.
Når laseren bestråler materialets overflade, oplever substratet og rengøringsmaterialet den første termiske udvidelse. Med stigende laserinteraktionstid med rengøringsmaterialet, og hvis temperaturen er lavere end rengøringsmaterialets kavitationstærskel, ændrer rengøringsmaterialet sig kun fysisk. Forskellen mellem rengøringsmaterialets og substratets termiske udvidelseskoefficient fører til tryk ved grænsefladen, hvor rengøringsmaterialet buler, rives af substratets overflade, revner, mekaniske brud, vibrationer osv., hvorefter rengøringsmaterialet fjernes ved hjælp af en stråle eller afstrippes fra substratets overflade.
Hvis temperaturen er højere end forgasningstærsklen for rengøringsmaterialet, vil der være to situationer: 1) ablationstærsklen for rengøringsmaterialet er mindre end substratets; 2) ablationstærsklen for rengøringsmaterialet er større end substratets.
Disse to tilfælde af rengøringsmaterialer er smeltning, kavitation og ablation samt andre fysisk-kemiske ændringer. Rengøringsmekanismen er mere kompleks, udover termiske effekter, men kan også omfatte brud på molekylære bindinger mellem rengøringsmaterialer og substrater, nedbrydning eller nedbrydning af rengøringsmaterialer, faseeksplosion, øjeblikkelig ionisering af forgasning af rengøringsmaterialer og plasmaproduktion.
(1)Laserrensning med flydende film
Metodens mekanisme består primært af kogende fordampning og vibration i form af flydende film. Ved at vælge den passende laserbølgelængde kompenseres for manglen på slagtryk i laserrensningsprocessen, hvilket kan bruges til at fjerne nogle af de objekter, der er vanskelige at fjerne, og som kan fjernes.
Som vist på figuren nedenfor, er den flydende film (vand, ethanol eller andre væsker) forudbelagt på overfladen af rengøringsgenstanden, og derefter bestråles den med laser. Den flydende film absorberer laserenergi, hvilket resulterer i en kraftig eksplosion af flydende medie, eksplosionen af kogende væske med høj hastighed, energioverførsel til overfladen af rengøringsmaterialet. En høj, transient eksplosiv kraft er tilstrækkelig til at fjerne overfladesnavs og opnå rengøringsformålet.
Den flydende filmassisterede laserrensningsmetode har to ulemper.
Besværlig proces og vanskelig at kontrollere processen.
På grund af brugen af flydende film er den kemiske sammensætning af substratoverfladen let at ændre efter rengøring og generere nye stoffer.
(1)Rengøringsmetode af laserchokbølgetypen
Procestilgangen og -mekanismen er meget forskellig fra de to første. Mekanismen er primært fjernelse af chokbølgekraft, mens rengøringsgenstande primært består af partikler, primært til fjernelse af partikler (submikron eller nanoskala). Proceskravene er meget strenge, både for at sikre luftens evne til at ionisere, men også for at opretholde en passende afstand mellem laseren og substratet for at sikre, at anslagskraften på partiklerne er stor nok.
Skematisk diagram af laserchokbølgerensningsprocessen er vist nedenfor. Laseren skal bevæge sig parallelt med substratets overfladeretning, så substratet ikke kommer i kontakt. Hvis emnet eller laserhovedet bevæges, justeres laserens fokus mod partiklen nær laserudgangen. Dette vil resultere i et luftioniseringsfænomen i fokuspunktet, hvilket resulterer i chokbølger, der hurtigt udvider sig sfærisk og forlænger kontakten med partiklerne. Når momentet for den tværgående komponent af chokbølgen på partiklen er større end momentet for den langsgående komponent og partikeladhæsionskraften, vil partiklen rulles væk.
Laserrensningsteknologi
Laserrensningsmekanismen er primært baseret på objektets overflade efter absorption af laserenergi, eller fordampning og fordampning, eller øjeblikkelig termisk udvidelse for at overvinde adsorptionen af partikler på overfladen, således at objektet fjernes fra overfladen og derefter opnår formålet med rengøringen.
Groft opsummeret som: 1. laserdampnedbrydning, 2. laserstripping, 3. termisk udvidelse af snavspartikler, 4. substratoverfladevibrationer og partikelvibrationer, fire aspekter
Sammenlignet med den traditionelle rengøringsproces har laserrengøringsteknologi følgende egenskaber.
1. Det er en "tør" rengøring, ingen rengøringsmiddel eller andre kemiske opløsninger, og renligheden er meget højere end den kemiske rengøringsproces.
2. Omfanget af fjernelse af snavs og det anvendelige substratsortiment er meget bredt, og
3. Ved at regulere laserprocesparametrene kan substratets overflade ikke beskadiges, og overfladen fjernes effektivt, så den bliver så god som ny.
4. Laserrensning kan nemt automatiseres.
5. Laserdekontamineringsudstyr kan bruges i lang tid og har lave driftsomkostninger.
6. Laserrengøringsteknologi er en: grøn: rengøringsproces, eliminerer affald er et fast pulver, lille størrelse, nem at opbevare, vil grundlæggende ikke forurene miljøet.
I 1980'erne satte den hurtige udvikling af halvlederindustrien højere krav til rengøringsteknologien for kontaminering af partikler i siliciumwafermasker. Hovedpointen er at overvinde den store adsorptionskraft mellem mikropartikler og substratkontaminering. Traditionel kemisk rengøring, mekanisk rengøring og ultralydsrengøring kan ikke imødekomme efterspørgslen, og laserrensning kan løse sådanne forureningsproblemer. Relateret forskning og anvendelse har udviklet sig hurtigt.
I 1987 dukkede den første patentansøgning om laserrensning op. I 1990'erne anvendte Zapka med succes laserrensningsteknologi i halvlederfremstillingsprocessen for at fjerne mikropartikler fra maskens overflade og realiserede dermed den tidlige anvendelse af laserrensningsteknologi i industrien. I 1995 brugte forskere en 2 kW TEA-CO2-laser til med succes at fjerne maling fra flyskrog.
Efter indtræden i det 21. århundrede, med den hurtige udvikling af ultrakorte pulslasere, er den indenlandske og udenlandske forskning og anvendelse af laserrensningsteknologi gradvist steget med fokus på overfladen af metalmaterialer. Typiske udenlandske anvendelser er fjernelse af maling på flyskrog, affedtning af formoverflader, fjernelse af indvendigt kulstof i motorer og overfladerengøring af samlinger før svejsning. Det amerikanske Edison Welding Institutes laserrensning af FG16-krigsfly har en lasereffekt på 1 kW og en rengøringsvolumen på 2,36 cm3 pr. minut.
Det er værd at nævne, at forskning i og anvendelse af laserfjerning af avancerede kompositdele også er et stort hotspot. Den amerikanske flådes propelblade HG53 og HG56 helikoptere samt den flade hale og andre kompositoverflader er blevet realiseret som laserfjerningsapplikationer til fjernelse af maling, mens Kinas kompositmaterialer i fly er sent ude, så sådan forskning er stort set ukendt.
Derudover er brugen af laserrensningsteknologi til CFRP-kompositoverfladebehandling af samlingen før limning for at forbedre samlingens styrke også et af de nuværende forskningsfokusområder. Virksomheden tilpasser laser til Audi TT-bilproduktionslinjen for at levere fiberlaserrensningsudstyr til at rense overfladen af den lette aluminiumslegering på dørkarmen. Rolls G Royce UK brugte laserrensning til at rense oxidfilm på overfladen af titanium-flymotorkomponenter.
Laserrensningsteknologi har udviklet sig hurtigt i de seneste to år, og uanset om det drejer sig om laserrensningsprocesparametre og rengøringsmekanismer, forskning i rengøring af objekter eller anvendelse af forskning, har der gjort store fremskridt. Efter en masse teoretisk forskning i laserrensningsteknologi er fokus i forskningen konstant skævt mod anvendelse af forskning og lovende resultater. I fremtiden vil laserrensningsteknologi til beskyttelse af kulturelle relikvier og kunstværker blive mere udbredt, og markedet vil være meget bredt. Med udviklingen af videnskab og teknologi bliver anvendelsen af laserrensningsteknologi i industrien en realitet, og anvendelsesområdet bliver mere og mere omfattende.
Maven laserautomationsvirksomheden har fokuseret på laserindustrien i 14 år. Vi specialiserer os i lasermærkning. Vi har laserrensemaskiner til maskinskabe, laserrensemaskiner til trolleykasser, laserrensemaskiner til rygsæk og tre-i-en laserrensemaskiner. Derudover har vi også lasersvejsemaskiner, laserskæremaskiner og lasermærkningsmaskiner til gravering. Hvis du er interesseret i vores maskine, kan du følge os og kontakte os.
Opslagstidspunkt: 14. november 2022
