Dalam beberapa tahun terakhir, pembersihan laser telah menjadi salah satu pusat penelitian di bidang industri manufaktur, penelitian mencakup proses, teori, peralatan dan aplikasi. Dalam aplikasi industri, teknologi pembersihan laser telah mampu membersihkan sejumlah besar permukaan substrat yang berbeda secara andal, membersihkan objek termasuk baja, aluminium, titanium, kaca dan material komposit, dll., industri aplikasi yang meliputi ruang angkasa, penerbangan, perkapalan, kecepatan tinggi kereta api, otomotif, cetakan, tenaga nuklir dan bidang kelautan dan lainnya.
Teknologi pembersihan laser, yang berasal dari tahun 1960-an, memiliki keunggulan berupa efek pembersihan yang baik, jangkauan aplikasi yang luas, presisi tinggi, non-kontak, dan aksesibilitas. Dalam industri manufaktur, produksi dan pemeliharaan serta bidang lainnya memiliki prospek penerapan yang luas, diharapkan dapat menggantikan sebagian atau seluruhnya metode pembersihan tradisional, dan menjadi teknologi pembersihan ramah lingkungan yang paling menjanjikan di abad ke-21.
Metode pembersihan laser
Proses pembersihan laser sangat kompleks, melibatkan berbagai mekanisme penghilangan material, untuk metode pembersihan laser, proses pembersihan mungkin ada pada saat yang sama berbagai mekanisme, yang terutama disebabkan oleh interaksi antara laser dan material, termasuk ablasi permukaan material, dekomposisi, ionisasi, degradasi, peleburan, pembakaran, penguapan, getaran, sputtering, pemuaian, penyusutan, ledakan, pengelupasan, pelepasan dan perubahan fisik dan kimia lainnya. proses.
Saat ini, metode pembersihan laser yang umum ada tiga: pembersihan ablasi laser, pembersihan laser dengan bantuan film cair, dan metode pembersihan gelombang kejut laser.
Metode pembersihan ablasi laser
Mekanisme metodologis utama adalah ekspansi termal, penguapan, ablasi, dan ledakan fase. Laser bekerja langsung pada material yang akan dihilangkan dari permukaan substrat dan kondisi sekitar dapat berupa udara, gas yang dijernihkan, atau vakum. Kondisi pengoperasiannya sederhana dan paling banyak digunakan untuk menghilangkan berbagai lapisan, cat, partikel atau kotoran. Diagram di bawah menunjukkan diagram proses metode pembersihan ablasi laser.
Ketika penyinaran laser pada permukaan material, substrat dan bahan pembersih adalah ekspansi termal pertama. Dengan bertambahnya waktu interaksi laser dengan bahan pembersih, jika suhu lebih rendah dari ambang kavitasi bahan pembersih, bahan pembersih hanya mengalami proses perubahan fisik, perbedaan antara bahan pembersih dan koefisien muai panas substrat menyebabkan tekanan pada antarmuka. , bahan pembersih tertekuk, robek dari permukaan media, retak, patah mekanis, penghancuran getaran, dll., bahan pembersih dihilangkan dengan jet atau dilucuti dari permukaan media.
Jika suhu lebih tinggi dari suhu ambang gasifikasi bahan pembersih, akan terjadi dua situasi: 1) ambang ablasi bahan pembersih lebih kecil dari substrat; 2) ambang ablasi bahan pembersih lebih besar dari pada substrat.
Kedua kasus bahan pembersih ini adalah peleburan, kavitasi dan ablasi dan perubahan fisikokimia lainnya, mekanisme pembersihan lebih kompleks, selain efek termal, tetapi juga dapat mencakup bahan pembersih dan substrat antara pemutusan ikatan molekul, dekomposisi atau degradasi bahan pembersih, fase ledakan, bahan pembersih gasifikasi ionisasi sesaat, pembentukan plasma.
(1)Pembersihan laser dengan bantuan film cair
Mekanisme metode terutama memiliki penguapan dan getaran mendidih film cair, dll. Penggunaan kebutuhan untuk memilih panjang gelombang laser yang sesuai, dengan cara untuk menutupi kurangnya tekanan benturan dalam proses pembersihan ablasi laser, dapat digunakan untuk menghilangkan beberapa benda pembersih lebih sulit dihilangkan.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, lapisan film cair (air, etanol, atau cairan lainnya) ditutup terlebih dahulu pada permukaan benda pembersih, kemudian digunakan laser untuk menyinarinya. Film cair menyerap energi laser sehingga menghasilkan ledakan kuat pada media cair, ledakan gerakan kecepatan tinggi cairan mendidih, transfer energi ke bahan pembersih permukaan, gaya ledakan transien tinggi cukup untuk menghilangkan kotoran permukaan untuk mencapai tujuan pembersihan.
Metode pembersihan laser dengan bantuan film cair memiliki dua kelemahan.
Proses yang rumit dan sulit untuk mengontrol prosesnya.
Karena penggunaan film cair, komposisi kimia permukaan substrat setelah dibersihkan mudah berubah dan menghasilkan zat baru.
(1)Metode pembersihan jenis gelombang kejut laser
Pendekatan proses dan mekanismenya sangat berbeda dari dua yang pertama, mekanismenya terutama menghilangkan gaya gelombang kejut, membersihkan benda terutama partikel, terutama untuk menghilangkan partikel (sub-mikron atau skala nano). Persyaratan proses sangat ketat, baik untuk memastikan kemampuan mengionisasi udara, tetapi juga untuk menjaga jarak yang sesuai antara laser dan substrat untuk memastikan bahwa aksi gaya tumbukan pada partikel cukup besar.
Diagram skema proses pembersihan gelombang kejut laser ditunjukkan di bawah ini, laser sejajar dengan arah tembakan permukaan media, dan media tidak bersentuhan. Gerakkan benda kerja atau kepala laser untuk menyesuaikan fokus laser ke partikel di dekat keluaran laser, titik fokus fenomena ionisasi udara akan terjadi, menghasilkan gelombang kejut, gelombang kejut hingga ekspansi cepat dari ekspansi bola, dan meluas ke kontak dengan partikelnya. Apabila momen komponen transversal gelombang kejut pada partikel lebih besar dari momen komponen longitudinal dan gaya adhesi partikel, maka partikel tersebut akan dihilangkan dengan cara menggelinding.
Teknologi pembersihan laser
Mekanisme pembersihan laser terutama didasarkan pada permukaan objek setelah penyerapan energi laser, atau penguapan dan penguapan, atau ekspansi termal sesaat untuk mengatasi adsorpsi partikel pada permukaan, sehingga objek dari permukaan, dan kemudian mencapai tujuan pembersihan.
Secara kasar diringkas sebagai: 1. dekomposisi uap laser, 2. pengupasan laser, 3. ekspansi termal partikel kotoran, 4. getaran permukaan substrat dan getaran partikel empat aspek
Dibandingkan dengan proses pembersihan tradisional, teknologi pembersihan laser memiliki karakteristik sebagai berikut.
1. Ini adalah pembersihan "kering", tanpa larutan pembersih atau larutan kimia lainnya, dan kebersihannya jauh lebih tinggi daripada proses pembersihan kimia.
2. Cakupan penghilangan kotoran dan kisaran substrat yang diterapkan sangat luas, dan
3. Melalui pengaturan parameter proses laser, tidak dapat merusak permukaan substrat berdasarkan penghilangan kontaminan yang efektif, apakah permukaannya seperti baru.
4. Pembersihan laser dapat dengan mudah dilakukan secara otomatis.
5. Peralatan dekontaminasi laser dapat digunakan dalam waktu lama, biaya pengoperasian rendah.
6. Teknologi pembersihan laser adalah: hijau: proses pembersihan, menghilangkan limbah berupa bubuk padat, ukuran kecil, mudah disimpan, pada dasarnya tidak akan mencemari lingkungan.
Pada tahun 1980an, perkembangan pesat industri semikonduktor pada permukaan partikel kontaminasi masker wafer silikon dari teknologi pembersihan mengajukan persyaratan yang lebih tinggi, poin kuncinya adalah untuk mengatasi kontaminasi partikel mikro dan substrat antara gaya adsorpsi yang besar. , pembersihan kimia tradisional, pembersihan mekanis, metode pembersihan ultrasonik tidak dapat memenuhi permintaan, dan pembersihan laser dapat memecahkan masalah polusi tersebut, penelitian dan aplikasi terkait telah berkembang pesat.
Pada tahun 1987, permohonan paten pertama kali muncul pada pembersihan laser. Pada tahun 1990-an, Zapka berhasil menerapkan teknologi pembersihan laser pada proses pembuatan semikonduktor untuk menghilangkan partikel mikro dari permukaan masker, mewujudkan penerapan awal teknologi pembersihan laser di bidang industri. 1995, para peneliti menggunakan laser TEA-CO2 2 kW untuk berhasil mencapai pembersihan penghilangan cat badan pesawat.
Setelah memasuki abad ke-21, dengan perkembangan laser pulsa ultra-pendek berkecepatan tinggi, penelitian dalam dan luar negeri serta penerapan teknologi pembersihan laser secara bertahap meningkat, dengan fokus pada permukaan bahan logam, aplikasi asing yang khas adalah penghilangan cat badan pesawat, cetakan penghilangan lemak permukaan, penghilangan karbon internal mesin dan pembersihan permukaan sambungan sebelum pengelasan. Pembersihan laser US Edison Welding Institute pada pesawat perang FG16, bila daya laser 1 kW, volume pembersihan 2,36 cm3 per menit.
Perlu disebutkan bahwa penelitian dan penerapan penghilangan cat dengan laser pada komponen komposit tingkat lanjut juga merupakan topik yang menarik. HG53 Angkatan Laut AS, bilah baling-baling helikopter HG56 dan ekor datar jet tempur F16 serta permukaan komposit lainnya telah direalisasikan dalam aplikasi penghilangan cat laser, sedangkan material komposit China dalam aplikasi pesawat terbang terlambat, sehingga penelitian semacam itu pada dasarnya masih kosong.
Selain itu, penggunaan teknologi pembersihan laser pada perawatan permukaan komposit CFRP pada sambungan sebelum direkatkan untuk meningkatkan kekuatan sambungan juga menjadi salah satu fokus penelitian saat ini. mengadaptasi perusahaan laser ke lini produksi mobil Audi TT untuk menyediakan peralatan pembersih laser serat untuk membersihkan permukaan film oksida kusen pintu paduan aluminium ringan. Rolls G Royce UK menggunakan pembersihan laser untuk membersihkan lapisan oksida pada permukaan komponen mesin aero titanium.
Teknologi pembersihan laser telah berkembang pesat dalam dua tahun terakhir, baik itu parameter proses pembersihan laser dan mekanisme pembersihan, penelitian objek pembersihan, atau penerapan penelitian telah mengalami kemajuan besar. Teknologi pembersihan laser setelah banyak penelitian teoritis, fokus penelitiannya selalu bias terhadap penerapan penelitian, dan dalam penerapan hasil yang menjanjikan. Ke depan, teknologi pembersihan laser dalam perlindungan peninggalan budaya dan karya seni akan semakin banyak digunakan, dan pasarnya sangat luas. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, penerapan teknologi pembersihan laser di industri menjadi kenyataan, dan cakupan penerapannya menjadi semakin luas.
Perusahaan otomasi laser Maven fokus pada industri laser selama 14 tahun, kami mengkhususkan diri dalam penandaan laser, kami memiliki mesin pembersih laser kabinet mesin, mesin pembersih laser kotak troli, mesin pembersih laser ransel dan mesin pembersih laser tiga dalam satu, selain itu, kami juga memiliki mesin las laser, mesin pemotongan laser, dan mesin ukiran penandaan laser, jika Anda tertarik dengan mesin kami, Anda dapat mengikuti kami dan jangan ragu untuk menghubungi kami.
Waktu posting: 14 November 2022
