A fabricazione high-end è a cunservazione di l'energia è a riduzione di emissioni anu una necessità sempre più urgente di prucessi avanzati. In quantu à u trattamentu di a superficia industriale, ci hè un urgente bisognu di un aghjurnamentu cumpletu di tecnulugia è prucessi. I prucessi di pulizia industriale tradiziunali, cum'è a pulizia di attritu meccanicu, a pulizia di corrosione chimica, a pulizia d'impattu forte, a pulizia ultrasonica d'alta frequenza, ùn sò micca solu lunghi cicli di pulizia, ma sò difficiuli d'automatizà, anu effetti dannosi nantu à l'ambiente è ùn riescenu à ottene u effettu di pulizia desideratu. Ùn pò micca bè risponde à i bisogni di trasfurmazioni fine.
Tuttavia, cù e cuntradizioni sempre più prominenti trà a prutezzione di l'ambiente, l'alta efficienza è l'alta precisione, i metudi tradiziunali di pulizia industriale sò assai sfidati. À u listessu tempu, sò emerse diverse tecnulugii di pulizia chì sò favurevuli à a prutezzione di l'ambiente è adattati per i pezzi in u campu di l'ultrafinitura, è a tecnulugia di pulizia laser hè unu di elli.
Cuncepimentu di pulizia laser
A pulizia laser hè una tecnulugia chì usa un laser focalizatu per agisce nantu à a superficia di un materiale per vaporizà rapidamente o sbuchjate i contaminanti nantu à a superficia, in modu di pulisce a superficia di u materiale. In cunfrontu cù parechji metudi tradiziunali di pulizia fisica o chimica, a pulizia laser hà e caratteristiche di senza cuntattu, senza consumabili, senza contaminazione, alta precisione, senza danni o danni chjuchi, è hè una scelta ideale per una nova generazione di tecnulugia di pulizia industriale.
Principiu di travagliu di a macchina di pulizia laser
U principiu dimacchina di pulizia laserhè più cumplicatu, è pò include prucessi fisichi è chimichi. In parechji casi, i prucessi fisichi sò u prucessu principale, accumpagnatu da qualchi riazzioni chimichi. I prucessi principali ponu esse classificati in trè categurie, cumpresu u prucessu di gasificazione, u prucessu di scossa è u prucessu d'oscillazione.
Prucessu di gassificazione
Quandu u laser d'alta energia hè irradiatu nantu à a superficia di u materiale, a superficia assorbe l'energia laser è a cunverta in energia interna, cusì chì a temperatura di a superficia aumenta rapidamente è righjunghji sopra à a temperatura di vaporizzazione di u materiale, cusì chì i contaminanti sò siparata da a superficia di u materiale in forma di vapore. A vaporizazione selettiva generalmente si trova quandu a rata di assorbimentu di a luce laser da i contaminanti di a superficia hè significativamente più altu ch'è quellu di u sustrato. Un casu d'applicazione tipicu hè a pulizia di a terra nantu à e superfici di petra. Comu mostra in a figura sottu, i contaminanti nantu à a superficia di a petra anu una forte absorption di u laser è sò rapidamente vaporizzati. Quandu i contaminanti sò sguassati è u laser hè irradiatu nantu à a superficia di petra, l'absorzione hè debule, più energia laser hè spargugliata da a superficia di petra, u cambiamentu di temperatura di a superficia di petra hè chjuca, è a superficia di petra hè prutetta da danni.
Un prucessu chimicu tipicu si trova quandu un laser in a banda ultravioletta hè utilizatu per pulisce i contaminanti organici, chì hè chjamatu ablazione laser. I laser ultravioletti anu lunghezze d'onda brevi è alta energia di fotoni. Per esempiu, i laser excimer KrF anu una lunghezza d'onda di 248 nm è una energia di fotoni finu à 5 eV, chì hè 40 volte più altu ch'è l'energia di fotoni laser CO2 (0,12 eV). Tali energia di photon altu hè abbastanza à distrughjini i ligami molekulari di materia urganica, cusì chì CC, CH, CO, etc. in pollutants urgànichi sò ruttu dopu assorbe l'energia photon di u laser, risultatu in a gasificazione di pirolisi è a rimozione da a superficia.
Prucessu di scossa
U prucessu di scossa hè una seria di reazzioni chì si verificanu durante l'interazzione trà u laser è u materiale, è dopu una onda di scossa hè furmatu nantu à a superficia di u materiale. Sutta l'azzione di l'onda di scossa, i contaminanti di a superficia sò sbulicati è diventanu polveri o detriti sbuchjati da a superficia. Ci hè parechje miccanismi chì causanu l'onda di scossa, cumprese plasma, vapore è espansione è cuntrazione termale rapida. Utilizendu l'onda di scossa di plasma cum'è un esempiu, hè pussibule di capisce brevemente cumu u prucessu di scossa in a pulizia laser elimina i contaminanti di a superficia. Cù l'applicazioni di laser à larghezza di impulsu ultra-cortu (ns) è ultra-alta putenza di punta (107-1010 W/cm2), a temperatura di a superficia aumenterà ancu bruscamente ancu s'è a superficia assorbe u laser ligeramente, righjunghjendu a temperatura di vaporizazione istantaneamente. Sopra, u vapore furmatu sopra a superficia di u materiale, cum'è mostra in (a) in a figura seguente. A temperatura di u vapore pò ghjunghje à 104 - 105 K, chì ponu ionizà u vapore stessu o l'aria circundante per furmà un plasma. U plasma bluccà u laser da ghjunghje sin'à a superficia di u materiale, è a vaporizazione di a superficia di u materiale pò piantà, ma u plasma hà da cuntinuà à assorbe l'energia laser, è a temperatura hà da cuntinuà à cresce, furmendu un statu localizatu di ultra-high temperature è high pressure, chì pruduce un 1-100 kbar instantaneous nantu à a superficia di u materiale. L'impattu hè trasferitu gradualmente à l'internu di u materiale, cum'è mostra in i Figure (b) è (c) sottu. Sutta l'azzione di l'onda di scossa, i contaminanti di a superficia sò spartuti in polveri minuscule, particelle o frammenti. Quandu u laser hè alluntanatu da a pusizioni di irradiazione, u plasma sparisce è una pressione negativa hè generata in u locu, è i particeddi o i detriti di contaminanti sò eliminati da a superficia, cum'è mostra in Figura (d) sottu.
Prucessu d'oscillazione
Sutta l'azzione di impulsi brevi, i prucessi di riscaldamentu è di rinfrescamentu di u materiale sò estremamente rapidi. Perchè i diversi materiali anu diversi coefficienti di espansione termale, sottu à l'irradiazione di laser à impulsi brevi, i contaminanti di a superficia è u sustrato subiranu espansione termale d'alta freccia è cuntrazione di gradi differenti, risultatu in l'oscillazione, facendu chì i contaminanti sbuccianu a superficia di u materiale. Duranti stu prucessu di esfoliazione, a vaporizzazione di u materiale ùn pò micca esse, è u plasma ùn pò micca esse generatu. Invece, a forza di cisura furmatu à l'interfaccia di u contaminante è u sustrato sottu à l'azzione di l'oscillazione distrugge u ligame trà u contaminante è u sustrato. . I studii anu dimustratu chì quandu l'angolo incidente di u laser hè ligeramente aumentatu, u cuntattu trà u laser è a contaminazione di particella è l'interfaccia di sustrato pò esse aumentatu, u sogliu di a pulizia laser pò esse ridutta, l'effettu d'oscillazione hè più evidenti, è efficienza di pulizia hè più altu. Tuttavia, l'angolo incidente ùn deve esse troppu grande. Un angolo di incidente troppu grande riducerà a densità di energia chì agisce nantu à a superficia di u materiale è debilitarà a capacità di pulizia di u laser.
Applicazioni di l'industria di i pulitori laser
Industria di muffa
U pulitore laser pò realizà a pulizia senza cuntattu di u muffa, chì hè assai sicura per a superficia di u moldu, pò assicurà a so precisione, è pò pulisce e particelle di terra sub-micron chì ùn ponu micca esse eliminate da i metudi di pulizia tradiziunali, cusì per ottene una pulizia veramente senza contaminazione, efficace è di alta qualità.
Industria di strumenti di precisione
L'industria di a machina di precisione hà spessu bisognu di caccià l'esteri è l'olii minerali utilizati per a lubricazione è a resistenza à a corrosione da e parti, di solitu chimicamente, è a pulizia chimica spessu lascia residui. A deesterificazione laser pò sguassà cumplettamente esteri è olii minerali senza dannu a superficia di e parti. U laser prumove a gassificazione splussiva di a capa d'ossidu magre nantu à a superficia di a parte per furmà una onda di scossa, chì risultatu in a rimozione di contaminanti piuttostu cà l'interazzione meccanica.
Industria Ferroviaria
Attualmente, tutta a pulitura pre-saldatura di rails adopta a mole di mola è a cinghia abrasiva tippu di pulitura, chì provoca gravi danni à u sustrato è seriu stress residuale, è cunsuma assai consumabili di mola ogni annu, chì hè caru è causa seriu. contaminazione da polvera à l'ambiente. A pulizia laser pò furnisce una tecnulugia di pulizia verde d'alta qualità è efficiente per a produzzione di ferrovia d'alta velocità di u mo paese, risolve i prublemi sopra, eliminà i difetti di saldatura, cum'è i buchi di ferrovia senza saldatura è i punti grigi, è migliurà a stabilità è a sicurità di l'altitudine di u mo paese. - operazione di ferrovia di velocità.
Industria di l'aviazione
A superficia di l'aeronave deve esse ripintata dopu à un certu periodu di tempu, ma a pittura antica originale deve esse eliminata completamente prima di pittura. L'immersione chimica / asciugatura hè u principale metudu di spogliatura di pittura in u campu di l'aviazione. Stu metudu risultatu in una grande quantità di rifiuti ausiliari chimichi, è hè impussibile di ottene u mantenimentu lucale è a striscia di pittura. Stu prucessu hè una carica di travagliu pesante è dannosa per a salute. A pulizia laser permette una rimozione di alta qualità di pittura nantu à a superficia di a pelle di l'aeronautica è hè facilmente automatizata per a produzzione. Attualmente, a tecnulugia di pulizia laser hè stata applicata à u mantenimentu di certi mudelli high-end.
Industria di navi
Attualmente, a pulizia di pre-produzione di navi adopra principalmente u metudu di sabbiatura. U metudu di sabbiatura hà causatu una seria contaminazione di polvera à l'ambienti circundante è hè statu pruibitu gradualmente, risultatu in a riduzzione o ancu a sospensjoni di a produzzione da i fabricatori di navi. A tecnulugia di pulizia laser furnisce una soluzione di pulizia verde è senza contaminazione per spraying anticorrosione nantu à a superficia di a nave.
Armi
A tecnulugia di pulizia laser hè stata largamente usata in u mantenimentu di l'arme. U sistema di pulizia laser pò caccià a ruggine è i contaminanti in modu efficiente è rapidu, è ponu selezziunà a parte di pulizia per realizà l'automatizazione di a pulizia. Aduprendu a pulizia laser, micca solu a pulizia hè più altu ch'è u prucessu di pulizia chimica, ma ancu ùn hà guasi micca danni à a superficia di l'ughjettu. Fixendu diversi paràmetri, a macchina di pulitura laser pò ancu formate un film protettivu d'ossidu densu o una strata di fusione di metalli nantu à a superficia di l'uggetti metallichi per migliurà a forza di a superficia è a resistenza à a corrosione. I rifiuti sguassati da u laser in fondu ùn contaminanu micca l'ambiente, è pò ancu esse operatu à una longa distanza, chì riduce in modu efficace i danni à a salute di l'operatore.
Esternu di l'edificiu
Sempre più grattacieli sò custruiti, è u prublema di pulizia di a custruzzione di pareti esterni hè diventatu sempre più prominente. U sistema di pulizia laser pulisce bè i muri esterni di l'edificazioni attraversu fibre ottiche. A suluzione cù una lunghezza massima di 70 metri pò pulizziari effittivamenti diversi pollutants nantu à diverse petre, metalli è vetru, è a so efficienza hè assai più altu ch'è quella di a pulizia cunvinziunali. Puderà ancu caccià i punti neri è e macchie da diverse petre in l'edificazioni. A prova di pulizia di u sistema di pulizia laser nantu à l'edificazioni è i monumenti di petra mostra chì a pulizia laser hà un bonu effettu in a prutezzione di l'aspettu di l'edifizii antichi.
Industria Elettronica
L'industria di l'elettronica usa laser per sguassà l'ossidi: l'industria di l'elettronica richiede una decontaminazione d'alta precisione, è a deoxidazione laser hè particularmente adatta. I pins di i cumpunenti devenu esse completamente disossidati prima di saldà a tavola per assicurà un cuntattu elettricu ottimale è i pins ùn devenu micca danatu durante u prucessu di decontaminazione. A pulizia laser pò risponde à i bisogni di l'usu, è l'efficienza hè assai alta, è una sola irradiazione laser hè necessaria per ogni agulla.
Centrale nucleare
I sistemi di pulizia laser sò ancu usati in a pulizia di i tubi di reattori in e centrali nucleari. Aduprà una fibra ottica per intruduce un fasciu laser d'alta putenza in u reattore per sguassà direttamente a polvera radiuattiva, è u materiale pulitu hè faciule da pulisce. È perchè hè operatu da una distanza, a sicurità di u persunale pò esse garantita.
Riassuntu
L'industria di fabricazione avanzata d'oghje hè diventata l'altitudine cumandante di a cumpetizione internaziunale. Cum'è un sistema avanzatu in a fabricazione di laser, a macchina di pulizia laser hà un grande potenziale per u valore di l'applicazione in u sviluppu industriale. Sviluppà vigorosamente a tecnulugia di pulizia laser hà un significatu strategicu assai impurtante per u sviluppu ecunomicu è suciale.