ניקוי לייזר הפך בשנים האחרונות לאחד ממוקדי המחקר בתחום הייצור התעשייתי, המחקר מקיף את התהליך, התיאוריה, הציוד והיישומים. ביישומים תעשייתיים, טכנולוגיית ניקוי הלייזר הצליחה לנקות באופן אמין מספר רב של משטחי מצע שונים, ניקוי עצמים כולל פלדה, אלומיניום, טיטניום, זכוכית וחומרים מרוכבים וכו', תעשיות יישומים המכסות תעופה וחלל, תעופה, שילוח, מהירות גבוהה רכבת, רכב, עובש, כוח גרעיני ותחומים ימיים ואחרים.
לטכנולוגיית ניקוי בלייזר, שראשיתה בשנות ה-60, יש יתרונות של אפקט ניקוי טוב, מגוון רחב של יישומים, דיוק גבוה, חוסר מגע ונגישות. בייצור תעשייתי, ייצור ותחזוקה ובתחומים אחרים יש מגוון רחב של אפשרויות יישום, צפוי להחליף חלקית או מלאה את שיטות הניקוי המסורתיות, ולהפוך לטכנולוגיית הניקוי הירוקה המבטיחה ביותר במאה ה-21.
שיטת ניקוי בלייזר
תהליך ניקוי בלייזר הינו מורכב מאוד, הכולל מגוון מנגנוני הסרת חומרים, עבור שיטת ניקוי בלייזר, תהליך הניקוי עשוי להתקיים במקביל מגוון מנגנונים, אשר מיוחסים בעיקר לאינטראקציה בין הלייזר לחומר, לרבות. אבלציה משטח החומר, פירוק, יינון, פירוק, התכה, בעירה, אידוי, רטט, קיצוץ, התפשטות, התכווצות, פיצוץ, קילוף, נשירה ושינויים פיזיקליים וכימיים אחרים. תַהֲלִיך.
כיום, שיטות הניקוי האופייניות בלייזר הן בעיקר שלוש: ניקוי אבלציה בלייזר, ניקוי לייזר בעזרת סרט נוזלי ושיטות ניקוי גלי הלם בלייזר.
שיטת ניקוי אבלציה בלייזר
המנגנונים המתודולוגיים העיקריים הם התפשטות תרמית, אידוי, אבלציה ופיצוץ פאזה. הלייזר פועל ישירות על החומר להסרה מפני השטח של המצע ותנאי הסביבה יכולים להיות אוויר, גז מוזל או ואקום. תנאי ההפעלה פשוטים והנפוץ ביותר להסרת מגוון ציפויים, צבעים, חלקיקים או לכלוך. התרשים שלהלן מציג את תרשים התהליך עבור שיטת ניקוי אבלציה בלייזר.
כאשר קרינת הלייזר על פני החומר, המצע וחומרי הניקוי הם ההתפשטות התרמית הראשונה. עם העלייה בזמן האינטראקציה של הלייזר עם חומר הניקוי, אם הטמפרטורה נמוכה מסף הקוויטציה של חומר הניקוי, חומר הניקוי רק תהליך שינוי פיזי, ההבדל בין חומר הניקוי למקדם ההתפשטות התרמית של המצע מוביל ללחץ בממשק , חומר הניקוי מתכווץ, קריעה מפני השטח של המצע, סדקים, שבר מכני, ריסוק רטט וכו', חומר הניקוי מוסר באמצעות סילון או מופשט ממשטח המצע.
אם הטמפרטורה גבוהה מטמפרטורת סף הגיזוז של חומר הניקוי, יהיו שני מצבים: 1) סף האבלציה של חומר הניקוי קטן מהמצע; 2) סף האבלציה של חומר הניקוי גדול מהמצע.
שני מקרים אלו של חומרי ניקוי הם התכה, קוויטציה ואבלציה ושינויים פיזיקוכימיים אחרים, מנגנון הניקוי מורכב יותר, בנוסף להשפעות תרמיות, אך עשוי לכלול גם חומרי ניקוי ומצעים בין שבירת הקשר המולקולרי, פירוק חומרי ניקוי או פירוק, שלב פיצוץ, חומרי ניקוי גיזוז יינון מיידי, יצירת פלזמה.
(1)ניקוי בלייזר בעזרת סרט נוזלי
מנגנון השיטה כולל בעיקר אידוי רותח סרט נוזלי ורטט וכו'. ניתן להשתמש בצורך לבחור את אורך הגל המתאים בלייזר, באופן לפצות על חוסר לחץ ההשפעה בתהליך ניקוי אבלציה בלייזר, להסרה חלק מהדברים הקשים יותר להסרה של חפץ הניקוי.
כפי שמוצג באיור שלהלן, הסרט הנוזל (מים, אתנול או נוזלים אחרים) מכוסה מראש על פני השטח של חפץ הניקוי, ולאחר מכן השתמש בלייזר כדי להקרין אותו. סרט נוזלי סופג אנרגיית לייזר וכתוצאה מכך פיצוץ חזק של מדיה נוזלית, פיצוץ של תנועה במהירות גבוהה של נוזל רותח, העברת האנרגיה לחומרי הניקוי של פני השטח, כוח נפץ גבוה חולף מספיק כדי להסיר את הלכלוך על פני השטח כדי להשיג מטרות ניקוי.
לשיטת ניקוי הלייזר בעזרת סרט נוזלי יש שני חסרונות.
תהליך מסורבל וקשה לשלוט בתהליך.
בשל השימוש בסרט נוזלי, קל לשנות את ההרכב הכימי של משטח המצע לאחר הניקוי וליצור חומרים חדשים.
(1)שיטת ניקוי מסוג גלי הלם בלייזר
גישת התהליך ומנגנון שונה מאוד מהשניים הראשונים, המנגנון הוא בעיקר הסרת כוח גלי הלם, חפצי ניקוי הם בעיקר חלקיקים, בעיקר להסרה של חלקיקים (תת-מיקרון או ננו-סקאלה). דרישות התהליך מאוד מחמירות, גם כדי להבטיח את היכולת ליינן את האוויר, אבל גם לשמור על מרחק מתאים בין הלייזר למצע כדי להבטיח שהפעולה על חלקיקי כוח הפגיעה תהיה גדולה מספיק.
גלי הלם בלייזר ניקוי תהליך סכמטי תרשים מוצג להלן, לייזר כדי במקביל לכיוון של משטח המצע ירה, והמצע אינו בא במגע. הזז את חומר העבודה או את ראש הלייזר כדי להתאים את מיקוד הלייזר לחלקיק ליד פלט הלייזר, נקודת המוקד של תופעת יינון האוויר תתרחש, וכתוצאה מכך גלי הלם, גלי הלם להתפשטות המהירה של ההתפשטות הכדורית, ותרחיב למגע. עם החלקיקים. כאשר מומנט הרכיב הרוחבי של גל ההלם על החלקיק גדול ממומנט הרכיב האורך וכוח היצמדות החלקיקים, החלקיק יוסר בגלגול.
טכנולוגיית ניקוי בלייזר
מנגנון ניקוי הלייזר מבוסס בעיקר על פני השטח של האובייקט לאחר ספיגת אנרגיית הלייזר, או אידוי ונידוף, או התפשטות תרמית מיידית כדי להתגבר על ספיחת החלקיקים על פני השטח, כך שהאובייקט מהמשטח, ולאחר מכן להשיג את מטרת הניקוי.
סיכום גס: 1. פירוק אדי לייזר, 2. הפשטת לייזר, 3. התפשטות תרמית של חלקיקי לכלוך, 4. רטט משטח המצע ורטט חלקיקים ארבעה היבטים
בהשוואה לתהליך הניקוי המסורתי, לטכנולוגיית ניקוי הלייזר יש את המאפיינים הבאים.
1. מדובר בניקוי "יבש", ללא תמיסת ניקוי או תמיסות כימיות אחרות, והניקיון גבוה בהרבה מתהליך הניקוי הכימי.
2. היקף הסרת הלכלוך וטווח התשתית הרלוונטי הוא רחב מאוד, ו
3. באמצעות ויסות פרמטרים של תהליך הלייזר, לא יכול לפגוע בפני השטח של המצע על בסיס הסרה יעילה של מזהמים, האם המשטח טוב כמו חדש.
4. ניקוי בלייזר יכול להיות פעולה אוטומטית בקלות.
5. ניתן להשתמש בציוד לטיהור בלייזר לאורך זמן, עלויות תפעול נמוכות.
6. טכנולוגיית ניקוי בלייזר היא: ירוק: תהליך ניקוי, ביטול פסולת הוא אבקה מוצקה, גודל קטן, קל לאחסון, בעצם לא מזהם את הסביבה.
בשנות ה-80, ההתפתחות המהירה של תעשיית המוליכים למחצה על פני חלקיקי הזיהום של מסכת פרוסות סיליקון של טכנולוגיית הניקוי הציבה דרישות גבוהות יותר, נקודת המפתח היא להתגבר על זיהום המיקרו-חלקיקים והמצע בין כוח הספיחה הגדול , הניקוי הכימי המסורתי, ניקוי מכני, שיטות ניקוי קולי אינן מסוגלות לענות על הביקוש, וניקוי לייזר יכול לפתור בעיות זיהום כאלה, מחקר ויישומים קשורים פותחו במהירות.
בשנת 1987, הופעה ראשונה של בקשת הפטנט על ניקוי לייזר. בשנות ה-90, זאפקה יישמה בהצלחה טכנולוגיית ניקוי לייזר בתהליך ייצור המוליכים למחצה כדי להסיר מיקרו-חלקיקים מפני השטח של המסכה, תוך מימוש היישום המוקדם של טכנולוגיית ניקוי הלייזר בתחום התעשייתי. 1995, חוקרים השתמשו בלייזר TEA-CO2 של 2 קילוואט כדי להשיג בהצלחה את הניקוי של הסרת צבע גוף המטוס.
לאחר הכניסה למאה ה-21, עם הפיתוח המהיר של לייזרים עם דופק קצר במיוחד, המחקר והיישום של טכנולוגיית ניקוי לייזר גדלו בהדרגה, תוך התמקדות על פני השטח של חומרי מתכת, יישומים זרים טיפוסיים הם הסרת צבע גוף מטוסים, עובש. הסרת שומנים משטח, הסרת פחמן פנימית במנוע וניקוי פני השטח של חיבורים לפני ריתוך. מכון ריתוך אדיסון האמריקאי ניקוי לייזר של מטוס הקרב FG16, כאשר הספק הלייזר של 1 קילוואט, נפח הניקוי של 2.36 סמ"ק לדקה.
ראוי להזכיר שגם המחקר והיישום של הסרת צבע בלייזר של חלקים מרוכבים מתקדמים הם נקודה חמה מרכזית. להבי מדחף מסוקים של חיל הים האמריקני HG53, HG56 והזנב השטוח של מטוס הקרב ומשטחים מרוכבים אחרים מימשו יישומים להסרת צבע בלייזר, בעוד שהחומרים המרוכבים של סין ביישומי מטוסים מאוחרים, כך שמחקר כזה הוא בעצם ריק.
בנוסף, השימוש בטכנולוגיית ניקוי בלייזר לטיפול משטח מרוכב CFRP של המפרק לפני ההדבקה לשיפור חוזק המפרק הוא גם אחד ממוקדי המחקר הנוכחיים. התאימו את חברת הלייזר לקו הייצור של מכוניות Audi TT כדי לספק ציוד ניקוי בלייזר סיבים לניקוי פני השטח של סרט תחמוצת הדלת מסגסוגת אלומיניום קלה משקל. Rolls G Royce UK השתמשה בניקוי לייזר כדי לנקות סרט תחמוצת על פני השטח של רכיבי מנוע אווירי טיטניום.
טכנולוגיית הניקוי בלייזר התפתחה במהירות בשנתיים האחרונות, בין אם מדובר בפרמטרים ומנגנון הניקוי בלייזר, מחקר ניקוי חפצים או יישום המחקר התקדם מאוד. טכנולוגיית ניקוי בלייזר לאחר מחקר תיאורטי רב, מוקד המחקר שלה מוטה כל הזמן ליישום המחקר, וביישום תוצאות מבטיחות. בעתיד, טכנולוגיית ניקוי לייזר בהגנה על שרידי תרבות ויצירות אמנות תהיה בשימוש נרחב יותר, והשוק שלה רחב מאוד. עם התפתחות המדע והטכנולוגיה, היישום של טכנולוגיית ניקוי הלייזר בתעשייה הופך למציאות, והיקף היישום הופך יותר ויותר נרחב.
חברת מייבן לייזר אוטומציה מתמקדת בתעשיית הלייזר כבר 14 שנים, אנו מתמחים בסימון לייזר, יש לנו מכונת ניקוי ארון מכונה לייזר, מכונת ניקוי בלייזר עגלת עגלת, מכונת ניקוי לייזר תרמילים ומכונת ניקוי לייזר שלושה באחד, בנוסף, יש לנו גם מכונת ריתוך לייזר, מכונת חיתוך בלייזר ומכונת חריטת סימון בלייזר, אם אתה מעוניין במכונה שלנו, אתה יכול לעקוב אחרינו ואל תהסס לפנות אלינו.
זמן פרסום: 14 בנובמבר 2022
