Nos últimos anos, a limpeza con láser converteuse nun dos focos de investigación no campo da fabricación industrial, a investigación abrangue o proceso, a teoría, os equipos e as aplicacións. En aplicacións industriais, a tecnoloxía de limpeza con láser foi capaz de limpar de forma fiable un gran número de superficies de substrato diferentes, obxectos de limpeza, incluíndo aceiro, aluminio, titanio, vidro e materiais compostos, etc. ferrocarril, automoción, moldes, enerxía nuclear e mariño e outros campos.
A tecnoloxía de limpeza con láser, que se remonta á década de 1960, ten as vantaxes dun bo efecto de limpeza, unha ampla gama de aplicacións, unha alta precisión, sen contacto e accesibilidade. Na fabricación industrial, produción e mantemento e outros campos teñen unha ampla gama de perspectivas de aplicación, espérase que substitúan parcial ou completamente os métodos de limpeza tradicionais e se convertan na tecnoloxía de limpeza verde máis prometedora do século XXI.
Método de limpeza con láser
O proceso de limpeza con láser é moi complexo, que inclúe unha variedade de mecanismos de eliminación de materiais, para un método de limpeza con láser, o proceso de limpeza pode existir ao mesmo tempo unha variedade de mecanismos, que é principalmente atribuíble á interacción entre o láser e o material, incluíndo a ablación da superficie do material, descomposición, ionización, degradación, fusión, combustión, vaporización, vibración, pulverización, expansión, encollemento, explosión, pelado, desprendimento e outros cambios físicos e químicos. proceso.
Na actualidade, os métodos típicos de limpeza con láser son principalmente tres: limpeza con ablación con láser, limpeza con láser asistida por película líquida e métodos de limpeza con ondas de choque con láser.
Método de limpeza por ablación con láser
Os principais mecanismos metodolóxicos son a expansión térmica, a vaporización, a ablación e a explosión de fase. O láser actúa directamente sobre o material a eliminar da superficie do substrato e as condicións ambientais poden ser de aire, gas enrarecido ou baleiro. As condicións de funcionamento son sinxelas e máis utilizadas para eliminar unha variedade de revestimentos, pinturas, partículas ou sucidade. O seguinte diagrama mostra o diagrama de proceso para o método de limpeza por ablación con láser.
Cando a irradiación con láser na superficie do material, o substrato e os materiais de limpeza son a primeira expansión térmica. Co aumento do tempo de interacción do láser co material de limpeza, se a temperatura é inferior ao limiar de cavitación do material de limpeza, o material de limpeza só o proceso de cambio físico, a diferenza entre o material de limpeza e o coeficiente de expansión térmica do substrato leva á presión na interface. , o pandeo do material de limpeza, o desgarro da superficie do substrato, a rachadura, a fractura mecánica, o esmagamento por vibracións, etc., o material de limpeza elimínase con chorro ou elimina a superficie do substrato.
Se a temperatura é superior á temperatura do limiar de gasificación do material de limpeza, haberá dúas situacións: 1) o limiar de ablación do material de limpeza é menor que o substrato; 2) o limiar de ablación do material de limpeza é maior que o substrato.
Estes dous casos de materiais de limpeza son a fusión, cavitación e ablación e outros cambios fisicoquímicos, o mecanismo de limpeza é máis complexo, ademais dos efectos térmicos, pero tamén pode incluír materiais de limpeza e substratos entre a rotura do enlace molecular, a descomposición ou degradación dos materiais de limpeza, fase. explosión, materiais de limpeza gasificación ionización instantánea, a xeración de plasma.
(1)Limpeza láser asistida por película líquida
O mecanismo do método ten principalmente vaporización e vibración en ebulición de película líquida, etc. O uso da necesidade de escoller a lonxitude de onda do láser axeitada, de forma que compense a falta de presión de impacto no proceso de limpeza por ablación con láser, pódese usar para eliminar algúns dos máis difíciles de eliminar o obxecto de limpeza.
Como se mostra na seguinte figura, a película líquida (auga, etanol ou outros líquidos) cuberta previamente na superficie do obxecto de limpeza e, a continuación, usa o láser para irradiala. A película líquida absorbe a enerxía do láser, resultando nunha forte explosión de medios líquidos, a explosión do movemento de alta velocidade do líquido fervendo, a transferencia de enerxía aos materiais de limpeza da superficie, a forza explosiva transitoria alta é suficiente para eliminar a sucidade da superficie para lograr fins de limpeza.
O método de limpeza con láser asistido por película líquida ten dúas desvantaxes.
Proceso engorroso e difícil de controlar.
Debido ao uso de película líquida, a composición química da superficie do substrato despois da limpeza é fácil de cambiar e xerar novas substancias.
(1)Método de limpeza tipo onda de choque con láser
O enfoque e o mecanismo do proceso son moi diferentes dos dous primeiros, o mecanismo é principalmente a eliminación da forza das ondas de choque, os obxectos de limpeza son principalmente partículas, principalmente para a eliminación de partículas (submicrón ou nanoescala). Os requisitos do proceso son moi estritos, tanto para garantir que a capacidade de ionizar o aire, pero tamén para manter unha distancia adecuada entre o láser eo substrato para garantir que a acción sobre as partículas da forza de impacto sexa o suficientemente grande.
O diagrama esquemático do proceso de limpeza con ondas de choque con láser móstrase a continuación, o láser para paralelo á dirección do tiro da superficie do substrato e o substrato non entra en contacto. Move a peza de traballo ou a cabeza do láser para axustar o foco do láser á partícula preto da saída do láser, o punto focal do fenómeno de ionización do aire ocorrerá, resultando en ondas de choque, ondas de choque para a expansión rápida da expansión esférica e estendeuse ao contacto. coas partículas. Cando o momento da compoñente transversal da onda de choque sobre a partícula é maior que o momento da compoñente lonxitudinal e a forza de adhesión da partícula, a partícula será eliminada por rolamento.
Tecnoloxía de limpeza con láser
O mecanismo de limpeza con láser baséase principalmente na superficie do obxecto despois da absorción de enerxía láser, ou vaporización e volatilización, ou expansión térmica instantánea para superar a adsorción de partículas na superficie, de xeito que o obxecto da superficie e, a continuación, lograr o finalidade da limpeza.
Aproximadamente resumido como: 1. descomposición de vapor láser, 2. decapado con láser, 3. expansión térmica das partículas de sucidade, 4. vibración da superficie do substrato e vibración das partículas catro aspectos
En comparación co proceso de limpeza tradicional, a tecnoloxía de limpeza con láser ten as seguintes características.
1. É unha limpeza "en seco", sen solución de limpeza ou outras solucións químicas, e a limpeza é moito maior que o proceso de limpeza química.
2. O alcance da eliminación da sucidade e o rango de substrato aplicable é moi amplo, e
3. A través da regulación dos parámetros do proceso láser, non pode danar a superficie do substrato en base á eliminación efectiva de contaminantes, a superficie é como nova.
4. A limpeza con láser pode ser facilmente automatizada.
5. Os equipos de descontaminación con láser pódense usar durante moito tempo, baixos custos operativos.
6. A tecnoloxía de limpeza con láser é un: verde: proceso de limpeza, eliminar os residuos é un po sólido, de pequeno tamaño, fácil de almacenar, basicamente non contaminará o medio ambiente.
Na década de 1980, o rápido desenvolvemento da industria de semicondutores na superficie das partículas de contaminación da máscara de obleas de silicio da tecnoloxía de limpeza presentou requisitos máis altos, o punto clave é superar a contaminación de micro-partículas e o substrato entre a gran forza de adsorción. , A limpeza química tradicional, a limpeza mecánica, os métodos de limpeza por ultrasóns non son capaces de satisfacer a demanda e a limpeza con láser pode resolver estes problemas de contaminación, a investigación e aplicacións relacionadas desenvolvéronse rapidamente.
En 1987, a primeira aparición da solicitude de patente sobre limpeza con láser. Na década de 1990, Zapka aplicou con éxito a tecnoloxía de limpeza con láser ao proceso de fabricación de semicondutores para eliminar as micropartículas da superficie da máscara, realizando a primeira aplicación da tecnoloxía de limpeza con láser no ámbito industrial. En 1995, os investigadores utilizaron un láser TEA-CO2 de 2 kW para lograr con éxito a limpeza da eliminación da pintura da fuselaxe dos avións.
Despois de entrar no século XXI, co desenvolvemento de alta velocidade de láseres de pulso ultra-curto, a investigación nacionais e estranxeiras e a aplicación da tecnoloxía de limpeza con láser aumentaron gradualmente, centrándose na superficie dos materiais metálicos, as aplicacións estranxeiras típicas son a eliminación de pintura da fuselaxe dos avións, o molde. desengraxado de superficies, eliminación de carbono interno do motor e limpeza de superficies das unións antes da soldadura. US Edison Welding Institute limpeza con láser do avión de guerra FG16, cando a potencia do láser de 1 kW, o volume de limpeza de 2,36 cm3 por minuto.
Paga a pena mencionar que a investigación e aplicación da eliminación de pintura con láser de pezas compostas avanzadas tamén é un importante punto quente. O HG53 da Mariña dos Estados Unidos, as palas de hélice do helicóptero HG56 e a cola plana do avión de combate F16 e outras superficies compostas realizáronse aplicacións de eliminación de pintura con láser, mentres que os materiais compostos de China en aplicacións de avións tardan, polo que tal investigación está basicamente en branco.
Ademais, o uso da tecnoloxía de limpeza con láser para o tratamento da superficie composta CFRP da articulación antes de pegar para mellorar a resistencia da articulación tamén é un dos focos de investigación actuais. adaptar a empresa de láser á liña de produción de automóbiles Audi TT para proporcionar equipos de limpeza con láser de fibra para limpar a superficie da película de óxido do marco da porta de aliaxe de aluminio lixeira. Rolls G Royce UK utilizou a limpeza con láser para limpar a película de óxido na superficie dos compoñentes de titanio dos motores aerodinámicos.
A tecnoloxía de limpeza con láser desenvolveuse rapidamente nos últimos dous anos, xa sexan os parámetros do proceso de limpeza con láser e o mecanismo de limpeza, a investigación de obxectos de limpeza ou a aplicación da investigación fixo grandes progresos. A tecnoloxía de limpeza con láser despois de moitas investigacións teóricas, o foco da súa investigación está constantemente sesgado cara á aplicación da investigación e na aplicación de resultados prometedores. No futuro, a tecnoloxía de limpeza con láser na protección de reliquias culturais e obras de arte será máis amplamente utilizada, e o seu mercado é moi amplo. Co desenvolvemento da ciencia e da tecnoloxía, a aplicación da tecnoloxía de limpeza con láser na industria está a ser unha realidade e o ámbito de aplicación é cada vez máis extenso.
A empresa de automatización con láser Maven céntrase na industria do láser durante 14 anos, estamos especializados en marcado con láser, temos máquinas de limpeza con láser para armarios de máquinas, máquinas de limpeza con láser de caixa de carro, máquinas de limpeza con láser de mochilas e máquinas de limpeza con láser tres nun, ademais, tamén temos máquina de soldadura con láser, máquina de corte con láser e máquina de gravado de marcado con láser, se estás interesado na nosa máquina, podes seguirnos e pórte en contacto connosco.
Hora de publicación: 14-novembro-2022
