Nos últimos anos, a limpeza láser converteuse nun dos temas de investigación máis importantes no campo da fabricación industrial, e a investigación abrangue o proceso, a teoría, os equipos e as aplicacións. Nas aplicacións industriais, a tecnoloxía de limpeza láser foi capaz de limpar de forma fiable un gran número de superficies de substratos diferentes, limpando obxectos como aceiro, aluminio, titanio, vidro e materiais compostos, etc., con aplicacións nas industrias aeroespacial, a aviación, o transporte marítimo, o ferrocarril de alta velocidade, a automoción, o moldeo, a enerxía nuclear e o naval, entre outros campos.
A tecnoloxía de limpeza láser, que data da década de 1960, ten as vantaxes dun bo efecto de limpeza, unha ampla gama de aplicacións, alta precisión, sen contacto e accesibilidade. Na fabricación industrial, produción e mantemento, entre outros campos, teñen unha ampla gama de perspectivas de aplicación e espérase que substitúa parcial ou totalmente os métodos de limpeza tradicionais e se converta na tecnoloxía de limpeza ecolóxica máis prometedora do século XXI.
Método de limpeza láser
O proceso de limpeza con láser é moi complexo e implica unha variedade de mecanismos de eliminación de material. Para un método de limpeza con láser, o proceso de limpeza pode existir ao mesmo tempo unha variedade de mecanismos, que se atribuen principalmente á interacción entre o láser e o material, incluíndo a ablación da superficie do material, a descomposición, a ionización, a degradación, a fusión, a combustión, a vaporización, a vibración, a pulverización catódica, a expansión, a contracción, a explosión, o descamación, o desprendimento e outros cambios físicos e químicos.
Na actualidade, os métodos típicos de limpeza láser son principalmente tres: limpeza por ablación láser, limpeza láser asistida por película líquida e métodos de limpeza por ondas de choque láser.
Método de limpeza por ablación 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 que se vai eliminar da superficie do substrato e as condicións ambientais poden ser aire, gas enrarecido ou baleiro. As condicións de funcionamento son sinxelas e utilízanse amplamente para eliminar unha variedade de revestimentos, pinturas, partículas ou sucidade. O diagrama seguinte mostra o diagrama do proceso para o método de limpeza por ablación láser.
Cando a irradiación láser afecta á superficie do material, o substrato e os materiais de limpeza sofren 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 experimenta un proceso de cambio físico. A diferenza entre o coeficiente de expansión térmica do material de limpeza e o substrato provoca presión na interface, o que pode provocar a deformación do material de limpeza, o desgarro da superficie do substrato, rachaduras, fracturas mecánicas, esmagamento por vibración, etc. O material de limpeza elimínase mediante un chorro de auga ou se retira da superficie do substrato.
Se a temperatura é superior á temperatura limiar de gasificación do material de limpeza, haberá dúas situacións: 1) o limiar de ablación do material de limpeza é inferior ao do substrato; 2) o limiar de ablación do material de limpeza é superior ao do substrato.
Estes dous casos de materiais de limpeza son a fusión, a cavitación e a ablación e outros cambios fisicoquímicos. O mecanismo de limpeza é máis complexo, ademais dos efectos térmicos, pero tamén pode incluír a rotura do enlace molecular entre os materiais de limpeza e os substratos, a descomposición ou degradación dos materiais de limpeza, a explosión de fase, a gasificación dos materiais de limpeza, a ionización instantánea e a xeración de plasma.
(1)Limpeza láser asistida por película líquida
O mecanismo do método baséase principalmente na vaporización e vibración da película líquida en ebulición, etc. A necesidade de escoller a lonxitude de onda do láser axeitada compensa a falta de presión de impacto no proceso de limpeza por ablación láser, o que permite eliminar algúns dos obxectos de limpeza máis difíciles de eliminar.
Como se mostra na figura seguinte, a película líquida (auga, etanol ou outros líquidos) está precuberta na superficie do obxecto de limpeza e logo utilízase o láser para irradiala. A película líquida absorbe a enerxía do láser, o que resulta nunha forte explosión do medio líquido, a explosión do líquido fervendo a alta velocidade, a transferencia de enerxía aos materiais de limpeza da superficie, unha alta forza explosiva transitoria é suficiente para eliminar a sucidade da superficie e lograr os fins de limpeza.
O método de limpeza láser asistida por película líquida ten dúas desvantaxes.
Proceso complicado 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 láser
A abordaxe e o mecanismo do proceso son moi diferentes dos dous primeiros. O mecanismo consiste principalmente na eliminación da forza da onda de choque. A limpeza de obxectos consiste principalmente en partículas, principalmente para a eliminación de partículas (submicrométricas ou nanométricas). Os requisitos do proceso son moi estritos, tanto para garantir a capacidade de ionizar o aire como para manter unha distancia axeitada entre o láser e o substrato para garantir que a acción da forza de impacto sobre as partículas sexa o suficientemente grande.
O diagrama esquemático do proceso de limpeza por onda de choque láser móstrase a continuación. O láser está paralelo á dirección da superficie do substrato que se dispara, e o substrato non entra en contacto. Mova a peza ou o cabezal do láser para axustar o foco do láser á partícula preto da saída do láser; o punto focal producirase o fenómeno de ionización do aire, o que resultará en ondas de choque, as ondas de choque expanden rapidamente a esférica e estendense ata o contacto coas partículas. Cando o momento da compoñente transversal da onda de choque na partícula é maior que o momento da compoñente lonxitudinal e a forza de adhesión das partículas, a partícula eliminarase mediante rodaxe.
Tecnoloxía de limpeza láser
O mecanismo de limpeza por láser baséase principalmente na superficie do obxecto despois da absorción da enerxía láser, ou vaporización e volatilización, ou expansión térmica instantánea para superar a adsorción de partículas na superficie, de xeito que o obxecto se desprenda da superficie e logo consiga o propósito de limpeza.
Resumido aproximadamente como: 1. descomposición de vapor láser, 2. decapado láser, 3. expansión térmica de partículas de sucidade, 4. vibración da superficie do substrato e vibración de partículas catro aspectos
En comparación co proceso de limpeza tradicional, a tecnoloxía de limpeza láser ten as seguintes características.
1. É unha limpeza "en seco", sen solución de limpeza nin outras solucións químicas, e a limpeza é moito maior que o proceso de limpeza química.
2. O alcance da eliminación de sucidade e a gama de substratos aplicables é moi amplo e
3. Mediante a regulación dos parámetros do proceso láser, non se pode danar a superficie do substrato baseándose na eliminación eficaz de contaminantes, quedando a superficie como nova.
4. A limpeza láser pode ser unha operación automatizada facilmente.
5. O equipo de descontaminación láser pode usarse durante moito tempo e con baixos custos operativos.
6. A tecnoloxía de limpeza láser é: ecolóxica: o proceso de limpeza elimina os residuos, é un po sólido, de pequeno tamaño, fácil de almacenar e basicamente non contamina o medio ambiente.
Na década de 1980, o rápido desenvolvemento da industria dos semicondutores na superficie da máscara de obleas de silicio, a tecnoloxía de limpeza de partículas contaminantes da superficie da máscara de obleas de silicio, presentou requisitos máis elevados. O punto clave é superar a contaminación das micropartículas e o substrato entre a gran forza de adsorción. Os métodos tradicionais de limpeza química, limpeza mecánica e limpeza por ultrasóns non poden satisfacer a demanda, e a limpeza láser pode resolver estes problemas de contaminación. A investigación e as aplicacións relacionadas desenvolvéronse rapidamente.
En 1987, apareceu por primeira vez a solicitude de patente sobre a limpeza por láser. Na década de 1990, Zapka aplicou con éxito a tecnoloxía de limpeza por láser ao proceso de fabricación de semicondutores para eliminar micropartículas da superficie da máscara, o que supuxo unha das primeiras aplicacións da tecnoloxía de limpeza por láser no campo industrial. En 1995, os investigadores utilizaron un láser TEA-CO2 de 2 kW para limpar con éxito a fuselaxe dos avións e eliminar a pintura.
Despois de entrar no século XXI, co desenvolvemento a alta velocidade dos láseres de pulso ultracurto, a investigación e a aplicación nacionais e estranxeiras da tecnoloxía de limpeza láser aumentaron gradualmente, centrándose na superficie dos materiais metálicos. As aplicacións estranxeiras típicas son a eliminación de pintura da fuselaxe dos avións, o desengraxamento da superficie do molde, a eliminación de carbono interno do motor e a limpeza da superficie das xuntas antes da soldadura. A limpeza láser do avión de guerra FG16 do Instituto de Soldadura Edison dos Estados Unidos, cando a potencia do láser é de 1 kW, o volume de limpeza é de 2,36 cm3 por minuto.
Cómpre mencionar que a investigación e a aplicación da eliminación de pintura láser en pezas compostas avanzadas tamén é un punto importante. As hélices dos helicópteros HG53 e HG56 da Armada dos Estados Unidos e a cola plana do avión de combate F16 e outras superficies compostas foron aplicadas á eliminación de pintura láser, mentres que as aplicacións de materiais compostos chineses en aeronaves chegaron tarde, polo que esta investigación está basicamente en branco.
Ademais, o uso da tecnoloxía de limpeza láser para o tratamento superficial composto CFRP da unión antes do pegado para mellorar a resistencia da unión tamén é un dos focos de investigación actuais. Adaptar a empresa láser á liña de produción do coche Audi TT para fornecer equipos de limpeza láser de fibra para limpar a superficie da película de óxido do marco das portas de aliaxe de aluminio lixeiro. Rolls G Royce UK utilizou a limpeza láser para limpar a película de óxido na superficie dos compoñentes de motor aeronáutico de titanio.
A tecnoloxía de limpeza láser desenvolveuse rapidamente nos últimos dous anos, xa sexa nos parámetros do proceso de limpeza láser e no mecanismo de limpeza, na investigación de obxectos de limpeza ou na aplicación da investigación, que fixo grandes progresos. Tras moitas investigacións teóricas, a tecnoloxía de limpeza láser céntrase constantemente na aplicación da investigación e na obtención de resultados prometedores. No futuro, a tecnoloxía de limpeza láser na protección de reliquias culturais e obras de arte utilizarase máis amplamente e o seu mercado é moi amplo. Co desenvolvemento da ciencia e a tecnoloxía, a aplicación da tecnoloxía de limpeza láser na industria está a converterse nunha realidade e o ámbito de aplicación é cada vez máis amplo.
A empresa de automatización láser Maven leva 14 anos centrada na industria do láser. Especializámonos en marcado láser. Temos máquinas de limpeza láser para armarios de máquinas, máquinas de limpeza láser para maletas de carro, máquinas de limpeza láser para mochilas e máquinas de limpeza láser tres en un. Ademais, tamén temos máquinas de soldadura láser, máquinas de corte láser e máquinas de gravado con marcado láser. Se estás interesado na nosa máquina, podes seguirnos e contactar connosco.
Data de publicación: 14 de novembro de 2022
