У апошнія гады лазерная ачыстка стала адным з цэнтраў даследаванняў у галіне прамысловай вытворчасці, даследаванні ахопліваюць працэсы, тэорыю, абсталяванне і прымяненне. У прамысловых прымяненнях тэхналогія лазернай ачысткі дазваляе надзейна ачышчаць вялікую колькасць розных паверхняў, ачышчаючы аб'екты, у тым ліку сталь, алюміній, тытан, шкло і кампазітныя матэрыялы і г.д., ужываючы іх у аэракасмічнай, авіяцыйнай, суднаходнай, хуткаснай чыгунцы, аўтамабільнай, прэсавальнай, ядзернай і марской і іншых галінах.
Тэхналогія лазернай ачысткі, якая была распрацавана ў 1960-х гадах, мае такія перавагі, як добры эфект ачысткі, шырокі спектр прымянення, высокая дакладнасць, бескантактавасць і даступнасць. Яна мае шырокі спектр перспектыў прымянення ў прамысловай вытворчасці, вытворчасці і абслугоўванні, а таксама ў іншых галінах, і чакаецца, што яна часткова або цалкам заменіць традыцыйныя метады ачысткі і стане найбольш перспектыўнай экалагічна чыстай тэхналогіяй ачысткі ў 21 стагоддзі.
Лазерны метад ачысткі
Працэс лазернай ачысткі вельмі складаны і ўключае ў сябе розныя механізмы выдалення матэрыялу. Пры лазернай ачыстцы адначасова могуць існаваць розныя механізмы, якія ў асноўным звязаны з узаемадзеяннем паміж лазерам і матэрыялам, у тым ліку абляцыя паверхні матэрыялу, раскладанне, іанізацыя, дэградацыя, плаўленне, гарэнне, выпарэнне, вібрацыя, распыленне, пашырэнне, ўсаджванне, выбух, адслойванне, абсыпанне і іншыя фізічныя і хімічныя змены.
У цяперашні час выкарыстоўваюцца тры тыповыя метады лазернай ачысткі: лазерная абляцыя, лазерная ачыстка з дапамогай вадкаснай плёнкі і лазерная ўдарная хваля.
Метад лазернай абляцыі
Асноўнымі метадалагічнымі механізмамі з'яўляюцца цеплавое пашырэнне, выпарэнне, абляцыя і фазавы выбух. Лазер уздзейнічае непасрэдна на матэрыял, які трэба выдаліць з паверхні падкладкі, а ўмовы навакольнага асяроддзя могуць быць паветра, разрэджаны газ або вакуум. Умовы працы простыя і найбольш шырока выкарыстоўваюцца для выдалення розных пакрыццяў, фарбаў, часціц або бруду. На дыяграме ніжэй паказана тэхналагічная схема метаду лазернай абляцыйнай ачысткі.
Пры ўздзеянні лазернага выпраменьвання на паверхню матэрыялу, падкладка і ачышчальны матэрыял падвяргаюцца першаму цеплавому пашырэнню. Пры павелічэнні часу ўзаемадзеяння лазера з ачышчальным матэрыялам, калі тэмпература ніжэйшая за парог кавітацыі ачышчальнага матэрыялу, ачышчальны матэрыял змяняецца толькі фізічна, і розніца паміж каэфіцыентам цеплавога пашырэння ачышчальнага матэрыялу і падкладкі прыводзіць да ціску на мяжы падзелу, дэфармацыі ачышчальнага матэрыялу, адрыву ад паверхні падкладкі, расколін, механічнага разбурэння, вібрацыйнага драбнення і г.д. Ачышчальны матэрыял выдаляецца струменем або здымаецца з паверхні падкладкі.
Калі тэмпература вышэйшая за парог газіфікацыі ачышчальнага матэрыялу, будуць дзве сітуацыі: 1) парог абляцыі ачышчальнага матэрыялу ніжэйшы за парог абляцыі падкладкі; 2) парог абляцыі ачышчальнага матэрыялу вышэйшы за парог абляцыі падкладкі.
Гэтыя два выпадкі ачысткі матэрыялаў - гэта плаўленне, кавітацыя і абляцыя, а таксама іншыя фізіка-хімічныя змены. Механізм ачысткі больш складаны, акрамя цеплавых эфектаў, але таксама можа ўключаць разрыў малекулярных сувязяў паміж ачысткай матэрыялаў і субстратаў, раскладанне або дэградацыю ачысткі матэрыялаў, фазавы выбух, імгненную іанізацыю ачысткі матэрыялаў і генерацыю плазмы.
(1)Лазерная ачыстка з дапамогай вадкаснай плёнкі
Механізм метаду ў асноўным мае кіпячую плёнку вадкасці, выпарэнне і вібрацыю і г.д. Выкарыстанне неабходнасці выбару адпаведнай даўжыні хвалі лазера, каб кампенсаваць адсутнасць ударнага ціску ў працэсе ачысткі лазернай абляцыяй, можа быць выкарыстана для выдалення некаторых з больш цяжкадаступных аб'ектаў ачысткі.
Як паказана на малюнку ніжэй, паверхня аб'екта ачысткі пакрыта вадкай плёнкай (вадай, этанолам або іншымі вадкасцямі), а затым апраменьваецца лазерам. Вадкая плёнка паглынае лазерную энергію, што прыводзіць да моцнага выбуху вадкага асяроддзя, выбуху кіпячай вадкасці з высокай хуткасцю руху, перадачы энергіі на паверхню ачышчальнага матэрыялу, высокай пераходнай выбуховай сілы дастаткова для выдалення паверхневага бруду і дасягнення мэты ачысткі.
Метад лазернай ачысткі з дапамогай вадкаснай плёнкі мае два недахопы.
Працэс складаны і яго цяжка кантраляваць.
Дзякуючы выкарыстанню вадкай плёнкі, хімічны склад паверхні падкладкі пасля ачысткі лёгка змяняецца і можа ствараць новыя рэчывы.
(1)Метад ачысткі тыпу лазернай ударнай хвалі
Падыход да працэсу і механізм вельмі адрозніваюцца ад першых двух. Механізм у асноўным заключаецца ў выдаленні сілай ударнай хвалі, ачышчальныя аб'екты ў асноўным з'яўляюцца часціцамі, галоўным чынам для выдалення часціц (субмікроннага або нанамаштабнага памеру). Патрабаванні да працэсу вельмі строгія, каб забяспечыць здольнасць іянізаваць паветра, а таксама падтрымліваць адпаведную адлегласць паміж лазерам і падкладкай, каб гарантаваць, што ўздзеянне сілы ўдару на часціцы дастаткова вялікае.
Ніжэй паказана схема працэсу ачысткі лазернай ударнай хваляй. Лазер накіраваны паралельна кірунку прамяня паверхні падкладкі, і падкладка не датыкаецца з ёй. Перамяшчаючы дэталь або лазерную галоўку, сфакусуйце лазерны прамень на часціцы паблізу выхаднога лазернага выпраменьвання. Узнікне з'ява іанізацыі паветра, што прывядзе да ўзнікнення ўдарных хваль, хуткага пашырэння сферычнага пашырэння ўдарных хваль і іх пашырэння да кантакту з часціцамі. Калі момант папярочнай складовай ударнай хвалі на часціцы перавышае момант падоўжнай складовай і сілу счаплення часціц, часціца будзе выдалена качэннем.
Тэхналогія лазернай ачысткі
Механізм лазернай ачысткі ў асноўным заснаваны на тым, што паверхня аб'екта пасля паглынання лазернай энергіі або выпарэння і ўлятучасці, або імгненнага цеплавога пашырэння пераадольвае адсорбцыю часціц на паверхні, каб аддзяліць аб'ект ад паверхні і дасягнуць мэты ачысткі.
Прыкладна так: 1. раскладанне лазернай парай, 2. лазернае выдаленне пылу, 3. цеплавое пашырэнне часціц бруду, 4. вібрацыя паверхні падкладкі і вібрацыя часціц - чатыры аспекты
У параўнанні з традыцыйным працэсам ачысткі, тэхналогія лазернай ачысткі мае наступныя характарыстыкі.
1. Гэта «сухая» чыстка, без выкарыстання ачышчальнага раствора або іншых хімічных раствораў, і чысціня значна вышэйшая, чым пры хімічнай чыстцы.
2. Дыяпазон выдалення бруду і прыдатных падкладак вельмі шырокі, і
3. Дзякуючы рэгуляванню параметраў лазернага працэсу, паверхня падкладкі не пашкоджваецца, эфектыўна выдаляюцца забруджванні, і паверхня застаецца як новая.
4. Лазерная ачыстка можа быць лёгка аўтаматызаванай аперацыяй.
5. Абсталяванне для лазернай дэзактывацыі можа выкарыстоўвацца працяглы час, нізкія эксплуатацыйныя выдаткі.
6. Тэхналогія лазернай ачысткі - гэта: экалагічна чысты працэс ачысткі, выдаленне адходаў - гэта цвёрды парашок, невялікі памер, лёгка захоўваецца, у асноўным не забруджвае навакольнае асяроддзе.
У 1980-я гады хуткае развіццё паўправадніковай прамысловасці паставіла падвышаныя патрабаванні да тэхналогіі ачысткі паверхні крэмніевых пласцін, якая абараняла ад забруджвання часціцамі. Ключавым момантам было пераадоленне забруджвання мікрачасціцамі падкладкі пад уздзеяннем вялікай сілы адсарбцыі. Традыцыйныя метады хімічнай ачысткі, механічнай ачысткі і ультрагукавой ачысткі не задавальнялі попыт, а лазерная ачыстка магла вырашыць такія праблемы забруджвання. Адпаведныя даследаванні і прымяненне хутка развіваліся.
У 1987 годзе ўпершыню з'явілася заяўка на патэнт на лазерную ачыстку. У 1990-х гадах кампанія Zapka паспяхова ўжыла тэхналогію лазернай ачысткі ў працэсе вытворчасці паўправаднікоў для выдалення мікрачасціц з паверхні маскі, што стала раннім прымяненнем тэхналогіі лазернай ачысткі ў прамысловай галіне. У 1995 годзе даследчыкі выкарысталі 2-кілаватны TEA-CO2-лазер для паспяховай ачысткі фюзеляжа самалёта ад выдалення фарбы.
Пасля ўступлення ў 21 стагоддзе, з хуткім развіццём лазераў з ультракароткімі імпульсамі, айчынныя і замежныя даследаванні і прымяненне тэхналогіі лазернай ачысткі паступова пашыраліся, сканцэнтраваўшыся на паверхні металічных матэрыялаў. Тыповымі замежнымі сферамі прымянення з'яўляюцца выдаленне фарбы з фюзеляжа самалётаў, абястлушчванне паверхні прэс-формаў, выдаленне ўнутранага нагару з рухавіка і ачыстка паверхняў злучэнняў перад зваркай. Амерыканскі інстытут зваркі Эдысана пры лазернай ачыстцы ваеннага самалёта FG16 пры магутнасці лазера 1 кВт аб'ём ачысткі склаў 2,36 см3 у хвіліну.
Варта адзначыць, што даследаванні і прымяненне лазернага выдалення фарбы з перадавых кампазітных дэталяў таксама з'яўляюцца важнай тэмай. ЗША ВМС ЗША выкарыстоўваюць лопасці вінтоў верталётаў HG53 і HG56, а таксама плоскі хвост знішчальніка F16 і іншыя кампазітныя паверхні для выдалення лазернай фарбы, у той час як Кітай позна выкарыстоўвае кампазітныя матэрыялы для самалётаў, таму такія даследаванні пакуль невядомыя.
Акрамя таго, выкарыстанне тэхналогіі лазернай ачысткі для апрацоўкі паверхні злучэння кампазітам з вугляроду перад склейваннем з мэтай павышэння трываласці злучэння таксама з'яўляецца адным з напрамкаў бягучых даследаванняў. Кампанія адаптавала лазерныя тэхналогіі да вытворчай лініі аўтамабіляў Audi TT, каб забяспечыць абсталяванне для ачысткі валаконным лазерам для ачысткі паверхні аксіднай плёнкі лёгкай алюмініевай рамы дзвярэй. Rolls G Royce UK выкарыстала лазерную ачыстку для ачысткі аксіднай плёнкі на паверхні тытанавых кампанентаў авіяцыйных рухавікоў.
Тэхналогія лазернай ачысткі хутка развівалася за апошнія два гады, няхай гэта будзе працэс лазернай ачысткі і механізм ачысткі, даследаванні аб'ектаў ачысткі або прымяненне даследаванняў, якія дасягнулі значнага прагрэсу. Тэхналогія лазернай ачысткі пасля шматлікіх тэарэтычных даследаванняў пастаянна сканцэнтравана на прымяненні даследаванняў і прымяненні перспектыўных вынікаў. У будучыні тэхналогія лазернай ачысткі будзе выкарыстоўвацца больш шырока для абароны культурных рэліквій і твораў мастацтва, і яе рынак вельмі шырокі. З развіццём навукі і тэхнікі прымяненне тэхналогіі лазернай ачысткі ў прамысловасці становіцца рэальнасцю, і сфера прымянення становіцца ўсё больш шырокай.
Кампанія Maven па лазернай аўтаматызацыі спецыялізуецца на лазернай прамысловасці ўжо 14 гадоў. Мы спецыялізуемся на лазернай маркіроўцы. У нас ёсць лазерная ачыстка шаф машын, чахлоў калясак, заплечнікаў і тры лазерныя ачысткі. Акрамя таго, у нас ёсць лазерная зварачная машына, лазерная рэзка і лазерная маркіроўка-гравіроўка. Калі вас зацікавіла наша машына, вы можаце падпісацца на нас і не саромейцеся звяртацца да нас.
Час публікацыі: 14 лістапада 2022 г.
