Hoë-end vervaardiging en energiebesparing en emissievermindering het 'n toenemende dringende behoefte aan gevorderde prosesse. Wat industriële oppervlakbehandeling betref, is daar 'n dringende behoefte aan 'n omvattende opgradering van tegnologie en prosesse. Tradisionele industriële skoonmaak prosesse, soos meganiese wrywing skoonmaak, chemiese roes skoonmaak, sterk impak skoonmaak, hoë-frekwensie ultrasoniese skoonmaak, het nie net lang skoonmaak siklusse nie, maar is moeilik om te outomatiseer, het skadelike uitwerking op die omgewing, en versuim om die gewenste skoonmaak effek. Dit kan nie goed aan die behoeftes van fyn verwerking voldoen nie.
Presisie laserskoonmaakmasjiene: Ontwrigters in industriële skoonmaak
Met die toenemend prominente teenstrydighede tussen omgewingsbeskerming, hoë doeltreffendheid en hoë akkuraatheid, word tradisionele industriële skoonmaakmetodes egter grootliks uitgedaag. Terselfdertyd het verskeie skoonmaaktegnologieë ontstaan wat bevorderlik is vir omgewingsbeskerming en geskik is vir onderdele op die gebied van ultra-afwerking, en laserskoonmaaktegnologie is een daarvan.
Laser skoonmaak konsep
Laserskoonmaak is 'n tegnologie wat 'n gefokusde laser gebruik om op die oppervlak van 'n materiaal in te werk om die kontaminante op die oppervlak vinnig te verdamp of af te skil, om sodoende die oppervlak van die materiaal skoon te maak. In vergelyking met verskeie tradisionele fisiese of chemiese skoonmaakmetodes, het laserskoonmaak die eienskappe van geen kontak, geen verbruiksgoedere, geen besoedeling, hoë presisie, geen skade of klein skade nie, en is 'n ideale keuse vir 'n nuwe generasie industriële skoonmaaktegnologie.
Laser skoonmaak masjien werk beginsel
Die beginsel van laser skoonmaak masjien is meer ingewikkeld, en kan beide fisiese en chemiese prosesse insluit. In baie gevalle is fisiese prosesse die hoofproses, vergesel van sommige chemiese reaksies. Die hoofprosesse kan in drie kategorieë geklassifiseer word, insluitend vergassingsproses, skokproses en ossillasieproses.
Vergassingsproses
Wanneer die hoë-energie laser op die oppervlak van die materiaal bestraal word, absorbeer die oppervlak die laserenergie en omskep dit in interne energie, sodat die oppervlaktemperatuur vinnig styg en bo die verdampingstemperatuur van die materiaal bereik, sodat die besoedelingstowwe geskei van die oppervlak van die materiaal in die vorm van stoom. Selektiewe verdamping vind gewoonlik plaas wanneer die absorpsietempo van laserlig deur oppervlakkontaminante aansienlik hoër is as dié van die substraat. ’n Tipiese toepassingsgeval is die skoonmaak van vuilheid op klipoppervlaktes. Soos in die figuur hieronder getoon, het die besoedelingstowwe op die oppervlak van die klip 'n sterk absorpsie van die laser en word dit vinnig verdamp. Wanneer die besoedelingstowwe verwyder word en die laser op die klipoppervlak bestraal word, is die absorpsie swak, meer laserenergie word deur die klipoppervlak verstrooi, die temperatuurverandering van die klipoppervlak is klein, en die klipoppervlak word beskerm teen skade.
'n Tipiese chemiese-gebaseerde proses vind plaas wanneer 'n laser in die ultravioletband gebruik word om organiese kontaminante skoon te maak, wat laserablasie genoem word. Ultravioletlasers het kort golflengtes en hoë fotonenergie. KrF-eksimerlasers het byvoorbeeld 'n golflengte van 248 nm en fotonenergie so hoog as 5 eV, wat 40 keer hoër is as CO2-laserfotonenergie (0,12 eV). Sulke hoë fotonenergie is genoeg om die molekulêre bindings van organiese materiaal te vernietig, sodat CC, CH, CO, ens. in organiese besoedelingstowwe gebreek word nadat die fotonenergie van die laser geabsorbeer is, wat lei tot pirolisevergassing en verwydering van die oppervlak.
Skok proses
Die skokproses is 'n reeks reaksies wat plaasvind tydens die interaksie tussen die laser en die materiaal, en dan word 'n skokgolf op die oppervlak van die materiaal gevorm. Onder die werking van die skokgolf word die oppervlakbesoedeling opgebreek en word dit stof of puin wat van die oppervlak afgeskil word. Daar is baie meganismes wat skokgolwe veroorsaak, insluitend plasma, stoom en vinnige termiese uitsetting en sametrekking. Deur plasma-skokgolwe as voorbeeld te gebruik, is dit moontlik om kortliks te verstaan hoe die skokproses in laserskoonmaak oppervlakbesoedeling verwyder. Met die toepassing van ultra-kort polswydte (ns) en ultrahoë piekkrag (107–1010 W/cm2) lasers, sal die oppervlaktemperatuur steeds skerp styg, selfs al absorbeer die oppervlak die laser liggies, wat die verdampingstemperatuur onmiddellik bereik. Hierbo het die damp bo die oppervlak van die materiaal gevorm, soos getoon in (a) in die volgende figuur. Die temperatuur van die damp kan 104 – 105 K bereik, wat die damp self of die omliggende lug kan ioniseer om 'n plasma te vorm. Die plasma sal die laser blokkeer om die oppervlak van die materiaal te bereik, en die verdamping van die oppervlak van die materiaal kan stop, maar die plasma sal voortgaan om die laserenergie te absorbeer, en die temperatuur sal aanhou styg, wat 'n gelokaliseerde toestand van ultrahoë temperatuur en hoë druk, wat 'n oombliklike 1-100 kbar op die oppervlak van die materiaal produseer. Die impak word geleidelik na die binnekant van die materiaal oorgedra, soos getoon in Figure (b) en (c) hieronder. Onder die werking van die skokgolf word die oppervlakbesoedeling in klein stof, deeltjies of fragmente opgebreek. Wanneer die laser wegbeweeg word van die bestralingsposisie, verdwyn die plasma en 'n negatiewe druk word plaaslik gegenereer, en die deeltjies of puin van kontaminante word van die oppervlak verwyder, soos in Figuur (d) hieronder getoon.
Ossillasie proses
Onder die werking van kort pulse is die verhitting en verkoelingsprosesse van die materiaal uiters vinnig. Omdat verskillende materiale verskillende termiese uitsettingskoëffisiënte het, sal die oppervlakkontaminante en die substraat onder die bestraling van kortpulslaser hoëfrekwensie termiese uitsetting en sametrekking van verskillende grade ondergaan, wat lei tot ossillasie, wat veroorsaak dat die kontaminante van die oppervlak afskilfer. die materiaal. Tydens hierdie afskilferingsproses mag verdamping van die materiaal nie plaasvind nie, en plasma mag nie gegenereer word nie. In plaas daarvan vernietig die skuifkrag wat by die raakvlak van die kontaminant en die substraat onder die aksie van ossillasie gevorm word, die binding tussen die kontaminant en die substraat. . Studies het getoon dat wanneer die invalshoek van die laser effens verhoog word, die kontak tussen die laser en die deeltjiebesoedeling en die substraat-koppelvlak verhoog kan word, die drempel van laserskoonmaak verminder kan word, die ossillasie-effek is duideliker, en die skoonmaakdoeltreffendheid is hoër. Die invalhoek moet egter nie te groot wees nie. 'n Te groot invalshoek sal die energiedigtheid wat op die oppervlak van die materiaal inwerk, verminder en die skoonmaakvermoë van die laser verswak.
Industriële toepassings van laserskoonmakers
Vorm industrie
Die laserskoonmaker kan die nie-kontak skoonmaak van die vorm besef, wat baie veilig is vir die oppervlak van die vorm, kan die akkuraatheid daarvan verseker, en kan die sub-mikron vuildeeltjies skoonmaak wat nie deur tradisionele skoonmaakmetodes verwyder kan word nie, so as om werklik besoedeling-vrye, doeltreffende en hoë-gehalte skoonmaak te bereik.
Presisie instrument industrie
Die presisiemasjineriebedryf moet dikwels esters en minerale olies wat gebruik word vir smeer- en korrosiebestandheid van onderdele verwyder, gewoonlik chemies, en chemiese skoonmaak laat dikwels oorblyfsels agter. Laser-ontestering kan esters en minerale olies heeltemal verwyder sonder om die oppervlak van die dele te beskadig. Die laser bevorder die plofbare vergassing van die dun oksiedlaag op die oppervlak van die onderdeel om 'n skokgolf te vorm, wat lei tot die verwydering van kontaminante eerder as meganiese interaksie.
Spoorbedryf
Op die oomblik gebruik al die skoonmaak van die relings vooraf sweiswiel en skuurband slyp tipe skoonmaak, wat ernstige skade aan die substraat en ernstige oorblywende spanning veroorsaak, en elke jaar baie slypwiel verbruiksgoedere verbruik, wat duur is en ernstige veroorsaak stofbesoedeling aan die omgewing. Laserskoonmaak kan hoë gehalte en doeltreffende groen skoonmaaktegnologie vir my land se hoëspoed spoorwegleggingsproduksie verskaf, bogenoemde probleme oplos, sweisdefekte soos naatlose spoorgate en grys kolle uitskakel en die stabiliteit en veiligheid van my land se hoë -spoed spoorweg werking.
Lugvaartbedryf
Die oppervlak van die vliegtuig moet na 'n sekere tydperk oorgeverf word, maar die oorspronklike ou verf moet heeltemal verwyder word voordat dit geverf word. Chemiese week/afvee is die belangrikste verfstroopmetode in die lugvaartveld. Hierdie metode lei tot 'n groot hoeveelheid chemiese hulpafval, en dit is onmoontlik om plaaslike instandhouding en verfstroop te bereik. Hierdie proses is swaar werkslading en skadelik vir die gesondheid. Laser skoonmaak maak dit moontlik om verf van hoë gehalte op vliegtuigveloppervlaktes te verwyder en word maklik geoutomatiseer vir produksie. Tans is die laserskoonmaaktegnologie toegepas op die instandhouding van sommige hoë-end modelle.
Skeepsbedryf
Tans neem die voorproduksie-skoonmaak van skepe hoofsaaklik die sandblaasmetode aan. Die sandskietmetode het ernstige stofbesoedeling aan die omliggende omgewing veroorsaak en is geleidelik verbied, wat gelei het tot die vermindering of selfs opskorting van produksie deur skeepsvervaardigers. Laser-skoonmaaktegnologie sal 'n groen en besoedelingvrye skoonmaakoplossing vir korrosiebespuiting op skeepsoppervlaktes bied.
Wapens
Laser skoonmaak tegnologie is wyd gebruik in wapen onderhoud. Die laserskoonmaakstelsel kan roes en kontaminante doeltreffend en vinnig verwyder, en kan die skoonmaakdeel kies om die outomatisering van skoonmaak te realiseer. Deur laserskoonmaak te gebruik, is nie net die netheid hoër as die chemiese skoonmaakproses nie, maar het dit ook byna geen skade aan die oppervlak van die voorwerp nie. Deur verskillende parameters in te stel, kan die laserskoonmaakmasjien ook 'n digte oksiedbeskermende film of metaalsmeltlaag op die oppervlak van metaalvoorwerpe vorm om oppervlaksterkte en korrosiebestandheid te verbeter. Die afval wat deur die laser verwyder word, besoedel basies nie die omgewing nie, en dit kan ook op 'n lang afstand bedryf word, wat die skade aan die operateur se gesondheid effektief verminder.
Gebou buitekant
Al hoe meer wolkekrabbers word gebou, en die skoonmaakprobleem van die bou van buitemure het al hoe meer prominent geword. Die laserskoonmaakstelsel maak die buitemure van geboue goed skoon deur optiese vesels. Die oplossing met 'n maksimum lengte van 70 meter kan effektief verskeie besoedelingstowwe op verskeie klippe, metale en glas skoonmaak, en die doeltreffendheid daarvan is baie hoër as dié van konvensionele skoonmaak. Dit kan ook swart kolle en vlekke van verskeie klippe in geboue verwyder. Die skoonmaaktoets van die laserskoonmaakstelsel op die geboue en klipmonumente toon dat laserskoonmaak 'n goeie effek het op die beskerming van die voorkoms van antieke geboue.
Elektroniese industrie
Die elektroniese industrie gebruik lasers om oksiede te verwyder: Die elektroniese industrie vereis hoë-presisie dekontaminasie, en laser deoksidasie is veral geskik. Komponentpenne moet deeglik gedeoksideer word voordat die bord gesoldeer word om optimale elektriese kontak te verseker en die penne moet nie tydens die dekontaminasieproses beskadig word nie. Laser skoonmaak kan aan die gebruiksvereistes voldoen, en die doeltreffendheid is baie hoog, en slegs een laserbestraling word benodig vir elke naald.
Kernkragsentrale
Laser skoonmaakstelsels word ook gebruik in die skoonmaak van reaktorpype in kernkragsentrales. Dit gebruik 'n optiese vesel om 'n hoë-krag laserstraal in die reaktor in te voer om radioaktiewe stof direk te verwyder, en die skoongemaakte materiaal is maklik om skoon te maak. En omdat dit van 'n afstand af bedryf word, kan die veiligheid van die personeel gewaarborg word.
Opsomming
Vandag se gevorderde vervaardigingsbedryf het die groot hoogtes van internasionale mededinging geword. As 'n gevorderde stelsel in laservervaardiging, het laserskoonmaakmasjien groot potensiaal vir toepassingswaarde in industriële ontwikkeling. Kragtige ontwikkeling van laserskoonmaaktegnologie het baie belangrike strategiese betekenis vir ekonomiese en sosiale ontwikkeling.