Apakah Pembersihan Laser? Mekanisme, Faedah, dan Aplikasi Praktikal

Dalam industri dan bidang lain, kaedah pembersihan tradisional seperti pembersihan kimia dan pengisaran mekanikal telah lama dikuasai. Pembersihan kimia berkemungkinan menghasilkan sejumlah besar cecair sisa kimia, menyebabkan pencemaran alam sekitar, dan terdapat juga risiko kakisan kepada beberapa komponen ketepatan. Walaupun pengisaran mekanikal danletupan pasirboleh menghilangkan kotoran permukaan, mudah merosakkan bahan asas. Ia mempunyai kesan yang buruk apabila berurusan dengan komponen bentuk yang kompleks, dan ia juga akan menghasilkan pencemaran habuk, yang menimbulkan ancaman kepada kesihatan pengendali. Selain itu, sukar untuk memenuhi keperluan-pembersihan berketepatan tinggi. Selain itu, memahamiperbandingan pembersihan ultrasonikdan kaedah kasar menyerlahkan sebab industri moden mencari alternatif bukan hubungan-ketepatan.

Dengan perkembangan pesat industri pembuatan-tinggi seperti aeroangkasa, transit kereta api dan kapal marin, keperluan untuk pembersihan komponen menjadi semakin ketat. Komponen yang besar dan kompleks, seperti salur masuk enjin pesawat,-badan kereta rel berkelajuan tinggi dan penutup palka kapal, kualiti permukaannya secara langsung mempengaruhi prestasi produk dan hayat perkhidmatan. Operasi kritikal sepertipra-pembersihan terminal kimpalan, pengacuan-peminyakan dan penyediaan permukaan ketepatan memerlukan ketepatan pembersihan, kecekapan dan integriti permukaan yang tinggi yang kaedah pembersihan tradisional tidak dapat dipenuhi lagi. Komponen ini bukan sahaja bersaiz besar dan bentuk kompleks, tetapi juga mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk ketepatan pembersihan, kecekapan dan integriti permukaan. Kaedah pembersihan tradisional tidak lagi dapat memenuhi keperluan pembangunan industri pembuatan moden.

Berlatarbelakangkan kesedaran global yang semakin meningkat tentang perlindungan alam sekitar, industri pembuatan menghadapi tekanan untuk mengurangkan pelepasan pencemaran dan penggunaan sumber. Sebagai teknologi pembersihan hijau,teknologi pembersihan lasermempunyai kelebihan seperti tiada pencemaran kimia, penggunaan tenaga yang rendah dan-pembersihan tanpa sentuhan. Ia secara berkesan dapat menyelesaikan masalah alam sekitar yang disebabkan oleh kaedah pembersihan tradisional, mematuhi strategi pembangunan mampan, dan permintaan aplikasi dalam pelbagai bidang menjadi semakin mendesak.

Pembersihan laser ialah teknologi yang menggunakan pancaran laser dengan-ketumpatan tenaga yang tinggi untuk berinteraksi dengan permukaan bahan. Ini menyebabkan kotoran, salutan, dsb. terkelupas atau terurai dari permukaan substrat, dengan itu mencapai tujuan pembersihan.

Proses pembersihan laser melibatkan pelbagai mekanisme fizikal, seperti ablasi haba, getaran tegasan, pengembangan haba, penyejatan, letupan fasa, tekanan sejatan, dan kejutan plasma. Mekanisme ini bekerjasama untuk memisahkan objek yang akan dibersihkan daripada substrat, mencapai kesan pembersihan.

Menurut media pembersihan yang berbeza, pembersihan laser boleh dibahagikan kepada cucian kering laser, pembersihan laser basah dan pembersihan gelombang -kejutan laser.

Cucian kering laser

Cucian kering laser pada masa ini merupakan kaedah pembersihan laser yang paling banyak digunakan. Ia menggunakan pancaran laser untuk menyinari secara langsung permukaan substrat, menyebabkan substrat mengalami pengembangan haba untuk mengatasi daya van der Waals, sekali gus mengeluarkan kotoran.

Keamatan Laser:Perubahan dalam ketumpatan tenaga laser memberi kesan ketara kepada kesan pembersihan. Pada keamatan tenaga yang rendah, sejatan dan letupan fasa adalah proses utama. Pada ketumpatan tenaga yang tinggi, tekanan sejatan dan kesan kejutan turut dimainkan, dan tenaga ultra-tinggi mungkin membawa kepada masalah seperti penjanaan plasma. Biasanya, pembersihan dilakukan pada ketumpatan tenaga yang agak rendah untuk melindungi substrat.

Panjang Gelombang Laser:Panjang gelombang berkaitan dengan gandingan tenaga bahan. Pada panjang gelombang pendek, ablasi fotokimia adalah dominan, manakala pada panjang gelombang panjang, ablasi fototerma adalah dominan. Selain itu, panjang gelombang mempengaruhi taburan daya dan suhu antara zarah dan substrat, sekali gus mempengaruhi daya pembersihan dan kecekapan. Kesan panjang gelombang juga berbeza untuk tugas pembersihan yang berbeza.

Lebar nadi:Mekanisme pembersihan nadi pendek-dan panjang-berbeza. Denyutan - yang panjang mempunyai kesan ablasi yang kuat tetapi selektiviti yang lemah, manakala nadi-pendek boleh menjana suhu tinggi dan gelombang kejutan untuk membuang bahan cemar dengan kerosakan yang lebih sedikit. Dalam kes ultra - lebar nadi pendek, mekanisme "ablasi" sedang berfungsi.

Sudut Insiden:Apabila laser disinari secara menegak, zarah pencemar boleh menyekat laser. Penyinaran serong boleh meningkatkan kecekapan pembersihan.

Mekanisme Pencucian Kering Laser dan Pengaruh Parameter Utama terhadap Kesan Pembersihan: a) Mekanisme b) Panjang gelombang c) Lebar nadi d) Sudut Insiden e) Insiden Depan/Belakang

Pembersihan Laser Basah

Ia dicapai melalui bantuan filem cecair. Filem cecair pra-diletakkan pada permukaan bahan kerja untuk dibersihkan. Apabila laser menyinari secara langsung, cecair menjadi panas dengan cepat, menghasilkan daya hentaman yang kuat, dengan itu menghilangkan bahan cemar pada permukaan substrat.

Mekanisme Pembersihan Laser Basah

Kejutan Laser-Pembersihan Gelombang

Teknologi pembersihan gelombang kejutan laser-terbahagi kepada dua kategori: kejutan laser kering - pembersihan gelombang dan kejutan laser hibrid-pembersihan gelombang.

Semasa pembersihan gelombang kejutan laser kering-, laser difokuskan untuk menjana plasma yang memberi kesan kepada zarah. Ini boleh mengelakkan kerosakan yang disebabkan oleh penyinaran langsung, tetapi mungkin terdapat titik buta. Ia boleh dipertingkatkan dengan menukar sudut kejadian atau menggunakan dwi-pembersihan rasuk.

Pembersihan gelombang kejutan laser hibrid-termasuk kaedah seperti wap, dalam air dan kejutan laser basah. Ia menggunakan kesan cecair yang relevan untuk menghilangkan kotoran. Ia berkaitan dengan ciri-ciri seperti ketumpatan cecair, dan mempunyai pelbagai aplikasi dengan kelebihan yang jelas.

Mekanisme Kejutan Laser-Pembersihan Gelombang: a) Kejutan Laser Kering-Pembersihan Gelombang b) Kejutan Laser Kering yang Diperbaiki-Pembersih Gelombang b1) Laser Pancaran - Tunggal b2) Dwi-Laser Pancaran c) Kejutan Laser Basah-Pembersih Gelombang.

1. Aeroangkasa - Penyingkiran Oksida Aloi Titanium

Ia mempunyai kesan yang luar biasa untuk membersihkan filem oksida pada permukaan saluran pengambilan aloi titanium dengan menggunakan laser nadi nanosaat. Ciri kesan haba yang rendah boleh menghalang substrat daripada pengoksidaan sekunder, yang merupakan kaedah pembersihan yang lebih baik.

Mekanisme cucian kering:
Mekanisme utama ialah ablasi laser. Apabila tenaga laser bertindak pada filem oksida, permukaan menyerap sejumlah besar tenaga. Bergantung pada tenaga, mekanisme ablasi berubah, dan pelbagai struktur morfologi terbentuk di permukaan.

Apabila tenaga adalah rendah, sebahagian daripada filem oksida dikeluarkan, dengan sejumlah kecil kawasan cair semula; apabila tenaga adalah sederhana, filem oksida dikeluarkan dan kerosakan boleh diabaikan; apabila tenaga terlalu tinggi, walaupun filem oksida boleh dikeluarkan, ia akan menyebabkan kerosakan besar pada substrat, dan struktur bergerigi terbentuk di permukaan.

Mekanisme pembersihan basah:

Pada ketumpatan tenaga yang lebih rendah, mekanisme pembersihan ialah-gelombang kejutan akibat laser. Pada ketumpatan tenaga yang lebih tinggi, ia adalah terutamanya ablasi laser dan letupan fasa. Semasa proses pembersihan, aloi titanium disejukkan dan dipanaskan dengan cepat untuk membentuk aloi titanium martensit. Apabila ketumpatan tenaga meningkat kepada nilai tertentu, permukaan menjadi-permukaan penonjolan berstruktur nano, dan struktur nano-ini amat penting kepada penggunaan bahan aloi titanium yang seterusnya.

Kesan pembersihan laser dan mekanisme filem oksida pada permukaan saluran pengambilan aloi titanium aeroangkasa: a) Morfologi permukaan aloi titanium selepas pembersihan b) Mekanisme utama pembersihan kering laser filem oksida aloi titanium c) Mekanisme utama pembersihan basah laser filem aloi oksida titanium.

2.-Rel Kelajuan Tinggi - Pelucutan Cat Badan Kereta

Ketebalan Cat & Kaedah Pembersihan:

Untuk pembersihan cat pada badan kereta aloi aluminium rel berkelajuan tinggi-tinggi, warna dan ketebalan cat yang berbeza memerlukan kaedah pembersihan laser yang sesuai.

Mesin Pembersih Laser Gentian CW 3000W

Cat nipis (ketebalan Kurang daripada atau sama dengan 40μm): Adalah lebih baik untuk memilih sumber cahaya laser dengan kadar penyerapan cat yang lebih rendah dan mengeluarkannya melalui getaran haba;
Cat tebal: Anda perlu memilih sumber cahaya laser dengan kadar penyerapan cat yang lebih tinggi dan mengeluarkannya menggunakan mekanisme ablasi.

Pelucutan Cat Merah:
Mekanisme pelucutan utama untuk cat merah ialah mekanisme getaran.

Semasa proses pembersihan, tenaga laser menembusi ke dalam substrat, dan tegasan terma yang dijana oleh kenaikan suhu substrat menyebabkan cat jatuh, dan keseluruhan lapisan cat boleh dikeluarkan, dengan sisa cat pada permukaan aloi aluminium menunjukkan jaring yang longgar-seperti morfologi.

Penyingkiran Cat Biru:
Di bawah input tenaga laser yang sama, suhu cat biru lebih tinggi daripada cat merah, tetapi tegasan haba substrat lebih rendah daripada cat merah. Apabila suhu cat mencapai takat didih, cat dikeluarkan melalui penyejatan, dan terdapat juga mekanisme yang digabungkan seperti retak lapisan, pembakaran, dan kejutan plasma.

Kesan pembersihan laser dan mekanisme cat pada permukaan badan kereta aloi aluminium rel berkelajuan tinggi: a) Morfologi permukaan aloi aluminium selepas pembersihan b) Mekanisme utama cucian kering laser cat biru/merah pada permukaan aloi aluminium.

3. Pembinaan Kapal - Pembuangan Karat Badan

Pembersihan Penyingkiran Karat Kering
Dalam proses pembersihan penyingkiran karat kering untuk badan kapal keluli -tinggi, mekanisme penyingkiran utama ialah pengewapan filem oksida disebabkan oleh penyerapan tenaga. Apabila oksida permukaan mengewap dan menyejat, daya tindak balas ke bawah dijana, yang membantu untuk mengeluarkan filem oksida yang lebih tebal.

Filem Cecair-Penyingkiran Karat Laser Berbantu
Mekanisme utama filem cecair-penyingkiran karat laser dibantu ialah letupan fasa yang disebabkan oleh titisan menyerap tenaga, menghasilkan daya hentaman untuk mengeluarkan lapisan karat.

Kesan pendidihan letupan filem cecair meningkatkan kesan mekanisme letupan fasa pada penyingkiran karat, membolehkan penyingkiran filem oksida permukaan dengan lebih baik, tetapi ia tidak berkesan dalam mengeluarkan oksida yang tertimbus lebih dalam.

Mekanisme penyingkiran lapisan karat yang berbeza mempengaruhi aliran logam cair di permukaan. Tujahan sisi yang dihasilkan oleh letupan fasa boleh menggalakkan aliran lapisan lebur, menjadikan permukaan lebih licin, manakala wap oksida yang dihasilkan oleh mekanisme pengewapan boleh menjejaskan pengisian lubang oleh logam cecair.

Pembersihan karat secara laser pada permukaan badan kapal keluli-tinggi: a) Morfologi permukaan keluli-tinggi selepas pembersihan b) Mekanisme utama pembersihan laser kering/basah karat pada permukaan badan kapal keluli berkekuatan tinggi-tinggi.

4. Pembuangan Biofouling - Marin

Parameter Laser dan Kesan Pembersihan:

Laser dengan lebar nadi yang sempit dan kuasa puncak yang tinggi mempunyai kesan pembersihan yang lebih baik pada mikroorganisma marin pada permukaan aloi aluminium.

Mekanisme Penyingkiran Mikroorganisma:
Mekanisme penyingkiran laser untuk lapisan bahan polimer ekstraselular (EPS) dan substrat teritip ialah pengewapan ablasi dan pelucutan gelombang kejutan, masing-masing. Semasa proses penyerapan multifoton, rantai tunggal makromolekul mikrob terputus, terurai untuk menghasilkan sejumlah besar atom. Selepas pengionan, di bawah tindakan gabungan kejutan plasma dan mekanisme ablasi, mikroorganisma marin boleh disingkirkan dengan lebih baik.

Untuk bahan organik seperti cat dan mikroorganisma marin, pada ketumpatan tenaga laser yang rendah, tindak balas fotokimia menyebabkan ikatan kimianya terputus, menjelma sebagai kemerosotan, perubahan warna, kehilangan aktiviti, dll. Apabila ketumpatan tenaga meningkat, fenomena seperti ablasi, pengewapan, nyalaan pembakaran, dan kejutan plasma berlaku.

Untuk bahan bukan organik seperti filem oksida dan karat, tiada perubahan pada ketumpatan tenaga rendah, dan ablasi dan pengewapan berlaku selepas tenaga meningkat.

Kesan pembersihan laser dan mekanisme mikroorganisma marin pada permukaan aloi aluminium.

Pembersih laser berdenyut mempunyai aplikasi penting dalam perlindungan peninggalan budaya, memenuhi keperluan untuk pembersihan peninggalan budaya yang tidak-memusnahkan dan{1}}tinggi, seperti batu, kertas dan artifak logam.

Pembersih Laser Berdenyut Mudah Alih 200W

Aplikasi Biasa Pembersihan Laser Berdenyut dalam Peninggalan Budaya:

Artifak Batu:

a) Arca Odysseus marmar Rom kuno: a1) Sebelum dibersihkan a2) Selepas dibersihkan

b) Sarcophagus marmar Rom: b1) Sebelum dibersihkan b2) Selepas dibersihkan

c) Arca ukiran Kuil Acropolis Parthenon Yunani

Artifak Kertas:
d) Lukisan minyak abad ke-15- "Kristus Sebelum Pilatus": d1) Sebelum pembersihan d2) Selepas pembersihan

e) Lukisan minyak moden abad ke-19- "Adegan Memburu": e1) Sebelum pembersihan e2) Selepas pembersihan
 

Artifak Logam:
f) Arca gangsa Universiti Illinois: f1) Sebelum dibersihkan f2) Selepas dibersihkan

g) Senapang memburu perak: g1) Sebelum dibersihkan g2) Selepas dibersihkan

h) Jalinan emas tentera abad ke-19-: h1) Sebelum dibersihkan h2) Dibersihkan sepenuhnya h3) Lebih-dibersihkan

Artifak Lain:
i) Bingkai kayu berlapis emas-abad ke-19: i1) Sebelum membersihkan i2) Selepas pembersihan

j) tikar rotan Afrika-abad ke-19: j1) Sebelum dibersihkan j2) Selepas dibersihkan

k) Bejana kaca Mesir Purba: k1) Sebelum dibersihkan k2) Selepas dibersihkan

Apabila automasi industri maju dan peraturan alam sekitar semakin ketat, pembersihan laser dengan cepat menggantikan pengisaran tradisional, mandi kimia dan operasi letupan pasir. Memilih sistem laser yang betul bergantung pada bahan sasaran anda, kelajuan pembersihan, kuasa laser dan keperluan mobiliti. Lihat panduan komprehensif kami tentangsenarai semak pemilihan mesin pembersihan laseruntuk menentukan penarafan kuasa terbaik dan persediaan pengimbas optik untuk barisan pembuatan anda.

Hubungi Jurutera Teknikal Laser King Hari Iniuntuk meminta penyelesaian penyediaan permukaan tersuai, jadualkan ujian pembersihan sampel, atau terima sebut harga pantas untuk kemudahan anda!