Высокакласная вытворчасць, энергазберажэнне і скарачэнне выкідаў маюць усё больш надзённую патрэбу ў сучасных працэсах. З пункту гледжання прамысловай апрацоўкі паверхні, існуе вострая неабходнасць комплекснага абнаўлення тэхналогій і працэсаў. Традыцыйныя прамысловыя працэсы ачысткі, такія як механічная фрыкцыйная ачыстка, хімічная ачыстка ад карозіі, моцная ўдарная ачыстка, высокачашчынная ультрагукавая ачыстка, не толькі маюць працяглыя цыклы ачысткі, але іх цяжка аўтаматызаваць, аказваюць шкоднае ўздзеянне на навакольнае асяроддзе і не дазваляюць дасягнуць жаданы ачышчальны эфект. Ён не можа цалкам задаволіць патрэбы тонкай апрацоўкі.
Аднак з-за ўсё больш прыкметных супярэчнасцей паміж аховай навакольнага асяроддзя, высокай эфектыўнасцю і высокай дакладнасцю традыцыйныя прамысловыя метады ачысткі сутыкаюцца з вялікімі праблемамі. У той жа час з'явіліся розныя тэхналогіі ачысткі, якія спрыяюць ахове навакольнага асяроддзя і падыходзяць для дэталяў у галіне звышаздаблення, і тэхналогія лазернай ачысткі - адна з іх.
Канцэпцыя лазернай ачысткі
Лазерная ачыстка - гэта тэхналогія, якая выкарыстоўвае сфакусаваны лазер для ўздзеяння на паверхню матэрыялу для хуткага выпарэння або адслойвання забруджванняў на паверхні, каб ачысціць паверхню матэрыялу. У параўнанні з рознымі традыцыйнымі фізічнымі або хімічнымі метадамі ачысткі, лазерная ачыстка мае такія характарыстыкі, як адсутнасць кантакту, адсутнасць расходных матэрыялаў, адсутнасць забруджвання, высокая дакладнасць, адсутнасць пашкоджанняў або невялікіх пашкоджанняў і з'яўляецца ідэальным выбарам для новага пакалення прамысловай тэхналогіі ачысткі.
Прынцып працы машыны для лазернай ачысткі
Прынцып стмашына для лазернай ачысткіз'яўляецца больш складаным і можа ўключаць як фізічныя, так і хімічныя працэсы. У многіх выпадках фізічныя працэсы з'яўляюцца асноўным працэсам, які суправаджаецца некаторымі хімічнымі рэакцыямі. Асноўныя працэсы можна падзяліць на тры катэгорыі, уключаючы працэс газіфікацыі, ударны працэс і працэс ваганняў.
Працэс газіфікацыі
Калі лазер высокай энергіі апрамяняецца на паверхню матэрыялу, паверхня паглынае энергію лазера і пераўтворыць яе ва ўнутраную энергію, так што тэмпература паверхні хутка павышаецца і дасягае тэмпературы выпарэння матэрыялу, так што забруджвальнікі аддзяляецца ад паверхні матэрыялу ў выглядзе пары. Выбарчае выпарэнне звычайна адбываецца, калі хуткасць паглынання лазернага святла забруджваннямі на паверхні значна вышэй, чым у падкладкі. Тыповы выпадак прымянення - ачыстка каменных паверхняў ад бруду. Як паказана на малюнку ніжэй, забруджвальныя рэчывы на паверхні каменя моцна паглынаюць лазер і хутка выпараюцца. Калі забруджвальныя рэчывы выдаляюцца і лазер апрамяняецца на паверхню каменя, паглынанне слабое, больш энергіі лазера рассейваецца паверхняй каменя, змяненне тэмпературы паверхні каменя невялікае, і паверхня каменя абаронена ад пашкоджанняў.
Тыповы хімічны працэс адбываецца, калі лазер ультрафіялетавага дыяпазону выкарыстоўваецца для ачысткі арганічных забруджванняў, што называецца лазернай абляцыяй. Ультрафіялетавыя лазеры маюць кароткія даўжыні хваль і высокую энергію фатонаў. Напрыклад, эксімерныя лазеры KrF маюць даўжыню хвалі 248 нм і энергію фатонаў дасягаюць 5 эВ, што ў 40 разоў перавышае энергію фатонаў CO2-лазера (0,12 эВ). Такой высокай энергіі фатонаў дастаткова, каб разбурыць малекулярныя сувязі арганічных рэчываў, так што CC, CH, CO і г.д. у арганічных забруджвальніках разбураюцца пасля паглынання энергіі фатонаў лазера, што прыводзіць да піролізнай газіфікацыі і выдалення з паверхні.
Шокавы працэс
Ударны працэс - гэта шэраг рэакцый, якія адбываюцца падчас узаемадзеяння лазера з матэрыялам, пасля чаго на паверхні матэрыялу ўтвараецца ўдарная хваля. Пад дзеяннем ударнай хвалі паверхневыя забруджвання разбіваюцца і становяцца пылам або смеццем, якія адслойваюцца ад паверхні. Ёсць шмат механізмаў, якія выклікаюць ударныя хвалі, у тым ліку плазма, пара і хуткае цеплавое пашырэнне і сціск. На прыкладзе плазменных ударных хваль можна коратка зразумець, як ударны працэс пры лазернай ачыстцы выдаляе паверхневыя забруджванні. Пры ўжыванні лазераў са звышкароткай шырынёй імпульсу (нс) і звышвысокай пікавай магутнасцю (107–1010 Вт/см2) тэмпература паверхні ўсё роўна будзе рэзка павышацца, нават калі паверхня нязначна паглынае лазер, імгненна дасягаючы тэмпературы выпарэння. Уверсе пар утварыўся над паверхняй матэрыялу, як паказана ў (а) на наступным малюнку. Тэмпература пары можа дасягаць 104 - 105 К, што можа іянізаваць саму пару або навакольнае паветра з адукацыяй плазмы. Плазма не дасць лазеру дасягнуць паверхні матэрыялу, і выпарэнне паверхні матэрыялу можа спыніцца, але плазма будзе працягваць паглынаць энергію лазера, а тэмпература будзе працягваць расці, утвараючы лакалізаваны стан звышвысокая тэмпература і высокі ціск, якія ствараюць імгненнае ціск 1-100 кбар на паверхні матэрыялу. Удар паступова пераносіцца на ўнутраную частку матэрыялу, як паказана на малюнках (b) і (c) ніжэй. Пад дзеяннем ударнай хвалі паверхневыя забруджвання распадаюцца на драбнюткія пыл, часціцы або аскепкі. Калі лазер адыходзіць ад месца апраменьвання, плазма знікае і лакальна ствараецца адмоўны ціск, і часціцы або рэшткі забруджванняў выдаляюцца з паверхні, як паказана на малюнку (d) ніжэй.
Вагальны працэс
Пад дзеяннем кароткіх імпульсаў працэсы нагрэву і астуджэння матэрыялу адбываюцца надзвычай хутка. Паколькі розныя матэрыялы маюць розныя каэфіцыенты цеплавога пашырэння, пад дзеяннем кароткаімпульснага лазера паверхневыя забруджванні і падкладка будуць падвяргацца высокачашчыннаму цеплавому пашырэнню і сцісканню рознай ступені, што прыводзіць да ваганняў, у выніку чаго забруджванні адслойваюцца ад паверхні. матэрыял. Падчас гэтага працэсу адслойвання можа не адбывацца выпарэнне матэрыялу і не стварацца плазма. Замест гэтага сіла зруху, якая ўтвараецца на мяжы забруджвання і падкладкі пад дзеяннем ваганняў, разбурае сувязь паміж забруджваннем і падкладкай. . Даследаванні паказалі, што калі вугал падзення лазера нязначна павялічваецца, кантакт паміж лазерам і забруджанымі часціцамі і мяжой падкладкі можа быць павялічаны, парог лазернай ачысткі можа быць зніжаны, эфект ваганняў больш відавочны, і эфектыўнасць ачысткі вышэй. Аднак кут падзення не павінен быць занадта вялікім. Занадта вялікі кут падзення паменшыць шчыльнасць энергіі, якая дзейнічае на паверхню матэрыялу, і аслабіць ачышчальную здольнасць лазера.
Прамысловае прымяненне лазерных ачышчальнікаў
Прамысловасць цвілі
Лазерны ачышчальнік можа рэалізаваць бескантактавую ачыстку формы, што вельмі бяспечна для паверхні формы, можа забяспечыць яе дакладнасць і можа ачысціць субмікронныя часціцы бруду, якія немагчыма выдаліць традыцыйнымі метадамі ачысткі, так як для дасягнення сапраўды чыстай, эфектыўнай і якаснай ачысткі.
Прамысловасць прэцызійнага прыборабудавання
Прамысловасці прэцызійнага машынабудавання часта неабходна выдаліць з дэталяў складаныя эфіры і мінеральныя масла, якія выкарыстоўваюцца для змазкі і ўстойлівасці да карозіі, звычайна хімічным шляхам, а хімічная ачыстка часта пакідае рэшткі. Лазерная дээстэрыфікацыя дазваляе цалкам выдаліць эфіры і мінеральныя масла, не пашкоджваючы паверхні дэталяў. Лазер спрыяе выбуховай газіфікацыі тонкага пласта аксіду на паверхні дэталі з адукацыяй ударнай хвалі, якая прыводзіць да выдалення забруджванняў, а не да механічнага ўзаемадзеяння.
Чыгуначная прамысловасць
У цяперашні час уся перадзварачная ачыстка рэек выкарыстоўвае шліфавальную ачыстку шліфавальным кругам і абразіўнай стужкай, якая наносіць сур'ёзныя пашкоджанні падкладцы і сур'ёзным рэшткавым напружанню, штогод расходуе шмат расходных матэрыялаў для шліфавальных колаў, што каштуе дорага і выклікае сур'ёзныя наступствы. забруджванне навакольнага асяроддзя пылам. Лазерная ачыстка можа забяспечыць высакаякасную і эфектыўную тэхналогію зялёнай ачысткі для вытворчасці высакахуткасных чыгуначных пуцей у маёй краіне, вырашыць вышэйпералічаныя праблемы, ліквідаваць дэфекты зваркі, такія як бясшвовыя адтуліны на рэйках і шэрыя плямы, а таксама палепшыць стабільнасць і бяспеку высокай хуткасці маёй краіны -праца хуткаснай чыгункі.
Авіяцыйная прамысловасць
Паверхню самалёта неабходна перафарбаваць праз пэўны перыяд часу, але перад афарбоўкай неабходна цалкам выдаліць арыгінальную старую фарбу. Хімічнае замочванне/выціранне з'яўляецца асноўным метадам выдалення фарбы ў авіяцыйнай сферы. Гэты метад прыводзіць да вялікай колькасці дапаможных хімічных адходаў, і немагчыма дасягнуць лакальнага абслугоўвання і выдалення фарбы. Гэты працэс моцна нагружае і шкодзіць здароўю. Лазерная ачыстка дазваляе якасна выдаліць фарбу з абшыўкі самалёта і лёгка аўтаматызуецца для вытворчасці. У цяперашні час тэхналогія лазернай ачысткі прымяняецца для абслугоўвання некаторых мадэляў высокага класа.
Суднабудаванне
У цяперашні час для перадвытворчай ачысткі судоў у асноўным выкарыстоўваецца метад пескаструменнай ачысткі. Метад пескоструйной апрацоўкі выклікаў сур'ёзнае забруджванне навакольнага асяроддзя пылам і быў паступова забаронены, што прывяло да скарачэння або нават прыпынення вытворчасці вытворцамі суднаў. Тэхналогія лазернай ачысткі забяспечыць экалагічна чыстае і чыстае ачышчальнае рашэнне для антыкаразійнага распылення паверхняў суднаў.
Узбраенне
Тэхналогія лазернай ачысткі шырока выкарыстоўваецца ў абслугоўванні зброі. Сістэма лазернай ачысткі можа эфектыўна і хутка выдаляць іржу і забруджванні, а таксама можа выбіраць ачышчальную частку для аўтаматызацыі ачысткі. Пры выкарыстанні лазернай ачысткі чысціня не толькі вышэй, чым пры хімічнай ачыстцы, але і практычна не пашкоджвае паверхню прадмета. Усталёўваючы розныя параметры, машына для лазернай ачысткі можа таксама ўтвараць шчыльную аксідную ахоўную плёнку або плаўлены металічны пласт на паверхні металічных прадметаў для павышэння трываласці паверхні і ўстойлівасці да карозіі. Адходы, выдаленыя лазерам, у асноўным не забруджваюць навакольнае асяроддзе, а таксама могуць працаваць на вялікай адлегласці, што эфектыўна зніжае шкоду здароўю аператара.
Экстэр'ер будынка
Будуецца ўсё больш і больш хмарачосаў, і праблема ачысткі вонкавых сцен становіцца ўсё больш актуальнай. Сістэма лазернай ачысткі добра ачышчае вонкавыя сцены будынкаў праз аптычныя валакна. Раствор з максімальнай даўжынёй 70 метраў можа эфектыўна ачышчаць розныя забруджвання на розных камянях, металах і шкле, і яго эфектыўнасць значна вышэй, чым у звычайнай ачысткі. Ён таксама можа выдаліць чорныя плямы і плямы з розных камянёў у будынках. Тэст ачысткі сістэмы лазернай ачысткі на будынках і каменных помніках паказвае, што лазерная ачыстка добра ўплывае на абарону вонкавага выгляду старажытных будынкаў.
Электронная прамысловасць
Электронная прамысловасць выкарыстоўвае лазеры для выдалення аксідаў: Электронная прамысловасць патрабуе высокадакладнай дэзактывацыі, і лазернае раскісленне асабліва падыходзіць. Штыфты кампанентаў неабходна старанна раскісліць перад пайкай платы, каб забяспечыць аптымальны электрычны кантакт, і штыфты не павінны быць пашкоджаны ў працэсе дэзактывацыі. Лазерная ачыстка можа адпавядаць патрабаванням выкарыстання, і эфектыўнасць вельмі высокая, і для кожнай іголкі патрабуецца толькі адно лазернае апрамяненне.
Атамная электрастанцыя
Сістэмы лазернай ачысткі таксама выкарыстоўваюцца пры ачыстцы труб рэактараў на АЭС. Ён выкарыстоўвае аптычнае валакно для ўвядзення лазернага прамяня высокай магутнасці ў рэактар для непасрэднага выдалення радыеактыўнага пылу, а вычышчаны матэрыял лёгка чысціць. І паколькі ён кіруецца на адлегласці, можна гарантаваць бяспеку персаналу.
Рэзюмэ
Сённяшняя перадавая апрацоўчая прамысловасць стала вяршыняй міжнароднай канкурэнцыі. Будучы перадавой сістэмай лазернай вытворчасці, машына для лазернай ачысткі мае вялікі патэнцыял прымянення ў прамысловым развіцці. Тэхналогія лазернай ачысткі, якая актыўна развіваецца, мае вельмі важнае стратэгічнае значэнне для эканамічнага і сацыяльнага развіцця.