Pēdējos gados lāzera tīrīšana ir kļuvusi par vienu no pētniecības karstajiem punktiem rūpnieciskās ražošanas jomā, pētījumi aptver procesu, teoriju, aprīkojumu un pielietojumu. Rūpnieciskos lietojumos lāzera tīrīšanas tehnoloģija ir spējusi droši notīrīt lielu skaitu dažādu substrātu virsmu, tīrīšanas objektus, tostarp tēraudu, alumīniju, titānu, stiklu un kompozītmateriālus utt., lietojumu nozarēs, kas aptver kosmosa, aviācijas, kuģniecības, ātrgaitas nozares. dzelzceļa, automobiļu, pelējuma, kodolenerģijas un jūras un citās jomās.
Lāzera tīrīšanas tehnoloģija, kas datēta ar 1960. gadiem, ir ar labu tīrīšanas efektu, plašu pielietojumu klāstu, augstu precizitāti, bezkontaktu un pieejamību. Rūpnieciskajā ražošanā, ražošanā un apkopē un citās jomās ir plašs pielietojuma klāsts, paredzams, ka tā daļēji vai pilnībā aizstās tradicionālās tīrīšanas metodes un kļūs par perspektīvāko zaļās tīrīšanas tehnoloģiju 21. gadsimtā.
Lāzera tīrīšanas metode
Lāzera tīrīšanas process ir ļoti sarežģīts, ietverot dažādus materiālu noņemšanas mehānismus, lāzera tīrīšanas metodei tīrīšanas procesā vienlaikus var pastāvēt dažādi mehānismi, kas galvenokārt ir attiecināms uz lāzera un materiāla mijiedarbību, t.sk. materiāla virsmas ablācija, sadalīšanās, jonizācija, noārdīšanās, kušana, sadegšana, iztvaikošana, vibrācija, izsmidzināšana, izplešanās, saraušanās, sprādziens, lobīšanās, nobiršana un citas fizikālas un ķīmiskas izmaiņas. process.
Pašlaik tipiskās lāzera tīrīšanas metodes galvenokārt ir trīs: lāzera ablācijas tīrīšana, šķidrās plēves lāzera tīrīšana un lāzera triecienviļņu tīrīšanas metodes.
Lāzerablācijas tīrīšanas metode
Galvenie metodoloģiskie mehānismi ir termiskā izplešanās, iztvaikošana, ablācija un fāzes eksplozija. Lāzers iedarbojas tieši uz materiālu, kas jānoņem no substrāta virsmas, un apkārtējie apstākļi var būt gaiss, izdalītā gāze vai vakuums. Darbības apstākļi ir vienkārši un visplašāk tiek izmantoti dažādu pārklājumu, krāsu, daļiņu vai netīrumu noņemšanai. Zemāk redzamā diagramma parāda lāzerablācijas tīrīšanas metodes procesa diagrammu.
Kad lāzera apstarošana uz materiāla virsmas, substrāts un tīrīšanas materiāli ir pirmā termiskā izplešanās. Palielinoties lāzera mijiedarbības laikam ar tīrīšanas materiālu, ja temperatūra ir zemāka par tīrīšanas materiāla kavitācijas slieksni, notiek tikai tīrīšanas materiāla fiziskās izmaiņas, atšķirība starp tīrīšanas materiālu un substrāta termiskās izplešanās koeficientu rada spiedienu saskarnē. , tīrīšanas materiāla izliekšanās, plīsums no pamatnes virsmas, plaisāšana, mehānisks lūzums, vibrācijas saspiešana utt., Tīrīšanas materiāls tiek noņemts ar strūklu vai noņemts no pamatnes virsmas.
Ja temperatūra ir augstāka par tīrīšanas materiāla gazifikācijas sliekšņa temperatūru, būs divas situācijas: 1) tīrīšanas materiāla ablācijas slieksnis ir mazāks nekā substrātam; 2) tīrīšanas materiāla ablācijas slieksnis ir lielāks nekā substrātam.
Šie divi tīrīšanas materiālu gadījumi ir kušana, kavitācija un ablācija un citas fizikāli ķīmiskas izmaiņas, tīrīšanas mehānisms ir sarežģītāks, papildus termiskajai iedarbībai, bet var ietvert arī tīrīšanas materiālus un substrātus starp molekulārās saites pārrāvumu, tīrīšanas materiālu sadalīšanos vai degradāciju, fāzi. sprādziens, tīrīšanas materiāli gazifikācija momentāna jonizācija, plazmas ģenerēšana.
(1)Lāzera tīrīšana ar šķidrās plēves palīdzību
Metodes mehānismam galvenokārt ir šķidruma plēves viršanas iztvaikošana un vibrācija utt. Nepieciešamību izvēlēties atbilstošu lāzera viļņa garumu, lai kompensētu trieciena spiediena trūkumu lāzera ablācijas tīrīšanas procesā, var izmantot, lai noņemtu. daži no tiem ir grūtāk noņemt tīrīšanas priekšmetu.
Kā parādīts attēlā zemāk, šķidruma plēve (ūdens, etanols vai citi šķidrumi) iepriekš pārklāja tīrīšanas objekta virsmu un pēc tam izmantojiet lāzeru, lai to apstarotu. Šķidrā plēve absorbē lāzera enerģiju, izraisot spēcīgu šķidras vides eksploziju, verdoša šķidruma ātrgaitas kustību, enerģijas pārnesi uz virsmas tīrīšanas materiāliem, ar lielu pārejošu sprādzienbīstamu spēku ir pietiekams, lai noņemtu virsmas netīrumus, lai sasniegtu tīrīšanas mērķus.
Šķidrās plēves lāzera tīrīšanas metodei ir divi trūkumi.
Apgrūtinošs process un grūti kontrolējams process.
Pateicoties šķidrās plēves izmantošanai, pamatnes virsmas ķīmiskais sastāvs pēc tīrīšanas ir viegli maināms un rada jaunas vielas.
(1)Lāzera triecienviļņu tipa tīrīšanas metode
Procesa pieeja un mehānisms ļoti atšķiras no pirmajiem diviem, mehānisms galvenokārt ir triecienviļņu spēka noņemšana, tīrīšanas objekti galvenokārt ir daļiņas, galvenokārt daļiņu (sub-mikronu vai nanomēroga) noņemšanai. Procesa prasības ir ļoti stingras, lai nodrošinātu gaisa jonizācijas spēju, kā arī lai uzturētu piemērotu attālumu starp lāzeru un substrātu, lai nodrošinātu, ka trieciena spēka daļiņu iedarbība ir pietiekami liela.
Lāzera triecienviļņu tīrīšanas procesa shematiskā diagramma ir parādīta zemāk, lāzers ir paralēls substrāta virsmas šāviena virzienam, un substrāts nesaskaras. Pārvietojiet apstrādājamo detaļu vai lāzera galvu, lai pielāgotu lāzera fokusu daļiņai, kas atrodas netālu no lāzera izejas, parādīsies gaisa jonizācijas parādības fokusa punkts, kā rezultātā radīsies triecienviļņi, triecienviļņi līdz straujai sfēriskā izplešanās paplašināšanai un tiek paplašināti līdz kontaktam. ar daļiņām. Ja triecienviļņa šķērskomponenta moments uz daļiņu ir lielāks par gareniskās sastāvdaļas momentu un daļiņu saķeres spēku, daļiņa tiks noņemta, velmējot.
Lāzera tīrīšanas tehnoloģija
Lāzera tīrīšanas mehānisms galvenokārt balstās uz objekta virsmu pēc lāzera enerģijas absorbcijas vai iztvaikošanas un iztvaikošanas, vai momentānas termiskās izplešanās, lai pārvarētu daļiņu adsorbciju uz virsmas, lai objekts no virsmas un pēc tam sasniegtu tīrīšanas mērķis.
Aptuveni šādi: 1. lāzera tvaiku sadalīšana, 2. lāzera noņemšana, 3. netīrumu daļiņu termiskā izplešanās, 4. substrāta virsmas vibrācija un daļiņu vibrācija četri aspekti.
Salīdzinot ar tradicionālo tīrīšanas procesu, lāzera tīrīšanas tehnoloģijai ir šādas īpašības.
1. Tā ir "sausā" tīrīšana, bez tīrīšanas šķīduma vai citiem ķīmiskiem šķīdumiem, un tīrība ir daudz augstāka nekā ķīmiskās tīrīšanas process.
2. Netīrumu noņemšanas joma un izmantojamā substrāta diapazons ir ļoti plašs, un
3. Izmantojot lāzera procesa parametru regulēšanu, nevar sabojāt pamatnes virsmu, pamatojoties uz efektīvu piesārņotāju noņemšanu, vai virsma ir tikpat laba kā jauna.
4. Lāzera tīrīšana var viegli automatizēt darbību.
5. Lāzera dekontaminācijas iekārtas var izmantot ilgu laiku, zemas ekspluatācijas izmaksas.
6. Lāzera tīrīšanas tehnoloģija ir: zaļa: tīrīšanas process, atkritumu likvidēšana ir ciets pulveris, mazs izmērs, viegli uzglabājams, būtībā nepiesārņos vidi.
Astoņdesmitajos gados straujā pusvadītāju nozares attīstība uz silīcija vafeļu maskas virsmas tīrīšanas tehnoloģijas piesārņojuma daļiņām izvirzīja augstākas prasības, galvenais ir pārvarēt mikrodaļiņu un substrāta piesārņojumu starp lielo adsorbcijas spēku. Tradicionālā ķīmiskā tīrīšana, mehāniskā tīrīšana, ultraskaņas tīrīšanas metodes nespēj apmierināt pieprasījumu, un lāzera tīrīšana var atrisināt šādas piesārņojuma problēmas, ir strauji attīstīti saistīti pētījumi un lietojumprogrammas.
1987. gadā pirmo reizi parādījās patenta pieteikums par lāzertīrīšanu. Deviņdesmitajos gados Zapka veiksmīgi pielietoja lāzera tīrīšanas tehnoloģiju pusvadītāju ražošanas procesā, lai noņemtu mikrodaļiņas no maskas virsmas, apzinoties agrīnu lāzera tīrīšanas tehnoloģijas pielietojumu rūpnieciskajā jomā. 1995. gadā pētnieki izmantoja 2 kW TEA-CO2 lāzeru, lai veiksmīgi panāktu gaisa kuģa fizelāžas krāsas noņemšanas tīrīšanu.
Pēc ieiešanas 21. gadsimtā, strauji attīstoties īpaši īsu impulsu lāzeriem, pakāpeniski pieauga pašmāju un ārvalstu pētniecība un lāzera tīrīšanas tehnoloģiju pielietojums, koncentrējoties uz metāla materiālu virsmu, tipiski ārvalstu pielietojumi ir lidmašīnu fizelāžas krāsas noņemšana, pelējums. virsmas attaukošana, dzinēja iekšējā oglekļa noņemšana un šuvju virsmas tīrīšana pirms metināšanas. ASV Edisona metināšanas institūta FG16 kaujas lidmašīnas lāzera tīrīšana, kad lāzera jauda ir 1 kW, tīrīšanas apjoms 2,36 cm3 minūtē.
Ir vērts pieminēt, ka progresīvu kompozītmateriālu daļu lāzera krāsas noņemšanas izpēte un pielietošana ir arī galvenais karstais punkts. ASV jūras kara flotes HG53, HG56 helikoptera dzenskrūves lāpstiņas un iznīcinātāja F16 plakanā aste un citas kompozītmateriāla virsmas ir realizētas ar lāzera krāsas noņemšanas lietojumprogrammām, savukārt Ķīnas kompozītmateriāli lidaparātu lietojumos vēlu, tāpēc šādi pētījumi būtībā ir tukši.
Turklāt lāzera tīrīšanas tehnoloģijas izmantošana CFRP kompozītmateriālu virsmas apstrādei šuvē pirms līmēšanas, lai uzlabotu savienojuma stiprību, ir arī viens no pašreizējiem pētījumiem. pielāgojiet lāzera uzņēmumu Audi TT automašīnu ražošanas līnijai, lai nodrošinātu šķiedru lāzera tīrīšanas aprīkojumu vieglā alumīnija sakausējuma durvju rāmja oksīda plēves virsmas tīrīšanai. Rolls G Royce UK izmantoja lāzera tīrīšanu, lai notīrītu oksīda plēvi no titāna aerodzinēju komponentu virsmas.
Lāzera tīrīšanas tehnoloģija pēdējo divu gadu laikā ir strauji attīstījusies neatkarīgi no tā, vai tie ir lāzera tīrīšanas procesa parametri un tīrīšanas mehānisms, tīrīšanas objektu izpēte vai pētījumu pielietošana ir guvusi lielu progresu. Lāzera tīrīšanas tehnoloģija pēc daudziem teorētiskiem pētījumiem, tās izpētes fokuss pastāvīgi ir vērsts uz pētījumu pielietojumu un daudzsološu rezultātu pielietošanu. Nākotnē lāzerattīrīšanas tehnoloģija kultūras relikviju un mākslas darbu aizsardzībā tiks izmantota plašāk, un tās tirgus ir ļoti plašs. Attīstoties zinātnei un tehnoloģijām, lāzera tīrīšanas tehnoloģiju pielietošana rūpniecībā kļūst par realitāti, un pielietojuma joma kļūst arvien plašāka.
Maven lāzera automatizācijas uzņēmums koncentrējas uz lāzeru nozari 14 gadus, mēs specializējamies lāzera marķēšanā, mums ir mašīnu korpusa lāzera tīrīšanas mašīna, ratiņu korpusa lāzera tīrīšanas mašīna, mugursomas lāzera tīrīšanas mašīna un trīs vienā lāzera tīrīšanas mašīna, turklāt mums ir arī lāzera metināšanas iekārta, lāzergriešanas mašīna un lāzera marķēšanas gravēšanas mašīna, ja jūs interesē mūsu mašīna, varat sekot mums un nekautrējieties sazināties ar mums.
Izlikšanas laiks: 14. novembris 2022
