ბოლო წლებში ლაზერული წმენდა სამრეწველო წარმოების სფეროში ერთ-ერთ კვლევით ცხელ წერტილად იქცა, კვლევა მოიცავს პროცესს, თეორიას, აღჭურვილობასა და გამოყენებას. სამრეწველო გამოყენებაში, ლაზერული წმენდის ტექნოლოგიამ შეძლო საიმედოდ გაწმენდილიყო სხვადასხვა ზედაპირის დიდი რაოდენობა, გაწმენდილი ობიექტები, მათ შორის ფოლადი, ალუმინი, ტიტანი, მინა და კომპოზიტური მასალები და ა.შ., რაც მოიცავს აერონავტიკას, ავიაციას, გადაზიდვებს, მაღალსიჩქარიან რკინიგზას, საავტომობილო ინდუსტრიას, ობის ინდუსტრიას, ბირთვულ ენერგიას, საზღვაო და სხვა სფეროებს.
ლაზერული წმენდის ტექნოლოგია, რომელიც 1960-იანი წლებიდან იღებს სათავეს, გამოირჩევა კარგი წმენდის ეფექტით, გამოყენების ფართო სპექტრით, მაღალი სიზუსტით, უკონტაქტო და ხელმისაწვდომობით. სამრეწველო წარმოებაში, წარმოებასა და მოვლა-პატრონობაში და სხვა სფეროებში გამოყენების ფართო პერსპექტივები აქვს, მოსალოდნელია, რომ ნაწილობრივ ან მთლიანად ჩაანაცვლებს ტრადიციულ წმენდის მეთოდებს და გახდება 21-ე საუკუნის ყველაზე პერსპექტიული მწვანე წმენდის ტექნოლოგია.
ლაზერული გაწმენდის მეთოდი
ლაზერული გაწმენდის პროცესი ძალიან რთულია და მოიცავს მასალის მოცილების მრავალფეროვან მექანიზმს, ლაზერული გაწმენდის მეთოდისთვის, გაწმენდის პროცესში შეიძლება არსებობდეს მრავალი მექანიზმი, რაც ძირითადად განპირობებულია ლაზერსა და მასალას შორის ურთიერთქმედებით, მათ შორის მასალის ზედაპირის აბლაცია, დაშლა, იონიზაცია, დეგრადაცია, დნობა, წვა, აორთქლება, ვიბრაცია, გაფრქვევა, გაფართოება, შეკუმშვა, აფეთქება, აქერცვლა, ცვენა და სხვა ფიზიკური და ქიმიური ცვლილებები.
ამჟამად, ლაზერული გაწმენდის ტიპიური მეთოდები ძირითადად სამია: ლაზერული აბლაციით გაწმენდა, თხევადი აპკით დახმარებული ლაზერული გაწმენდა და ლაზერული დარტყმითი ტალღის გამოყენებით გაწმენდა.
ლაზერული აბლაციის გაწმენდის მეთოდი
ძირითადი მეთოდოლოგიური მექანიზმებია თერმული გაფართოება, აორთქლება, აბლაცია და ფაზური აფეთქება. ლაზერი პირდაპირ მოქმედებს სუბსტრატის ზედაპირიდან მოსაშორებელ მასალაზე და გარემო პირობები შეიძლება იყოს ჰაერი, გათხელებული აირი ან ვაკუუმი. სამუშაო პირობები მარტივია და ყველაზე ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა საფარის, საღებავების, ნაწილაკების ან ჭუჭყის მოსაშორებლად. ქვემოთ მოცემულ დიაგრამაზე ნაჩვენებია ლაზერული აბლაციის გაწმენდის მეთოდის პროცესის დიაგრამა.
როდესაც ლაზერული დასხივება მასალის ზედაპირზე ეცემა, სუბსტრატი და საწმენდი მასალები პირველ თერმულ გაფართოებას განიცდიან. ლაზერისა და საწმენდი მასალის ურთიერთქმედების დროის ზრდასთან ერთად, თუ ტემპერატურა საწმენდი მასალის კავიტაციის ზღურბლზე დაბალია, საწმენდი მასალის მხოლოდ ფიზიკური ცვლილება ხდება. საწმენდ მასალასა და სუბსტრატის თერმული გაფართოების კოეფიციენტს შორის სხვაობა იწვევს ინტერფეისზე წნევას, საწმენდი მასალის დეფორმაციას, სუბსტრატის ზედაპირიდან მოწყვეტას, ბზარების გაჩენას, მექანიკურ მოტეხილობას, ვიბრაციის დამსხვრევას და ა.შ., საწმენდი მასალა იხსნება ჭავლით ან იშლება სუბსტრატის ზედაპირიდან.
თუ ტემპერატურა გამწმენდი მასალის გაზიფიკაციის ზღურბლის ტემპერატურაზე მაღალია, ორი სიტუაცია წარმოიქმნება: 1) გამწმენდი მასალის აბლაციის ზღურბლი სუბსტრატზე ნაკლებია; 2) გამწმენდი მასალის აბლაციის ზღურბლი სუბსტრატზე მეტია.
გამწმენდი მასალების ეს ორი შემთხვევაა დნობა, კავიტაცია, აბლაცია და სხვა ფიზიკურ-ქიმიური ცვლილებები, რომელთაგან გამწმენდი მექანიზმი უფრო რთულია, თერმული ეფექტების გარდა, მაგრამ ასევე შეიძლება მოიცავდეს გამწმენდ მასალებსა და სუბსტრატებს შორის მოლეკულური ბმების გაწყვეტას, გამწმენდი მასალების დაშლას ან დეგრადაციას, ფაზურ აფეთქებას, გამწმენდი მასალების გაზიფიკაციას, მყისიერ იონიზაციას და პლაზმის წარმოქმნას.
(1)თხევადი აპკის დახმარებით ლაზერული წმენდა
მეთოდის მექანიზმი ძირითადად მოიცავს თხევადი ფენის დუღილს, აორთქლებას, ვიბრაციას და ა.შ. გამოყენებისას საჭიროა შესაბამისი ლაზერული ტალღის სიგრძის შერჩევა, რათა კომპენსირებული იყოს ლაზერული აბლაციის გაწმენდის პროცესში დარტყმითი წნევის ნაკლებობა, რაც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ზოგიერთი უფრო რთული გასაწმენდი ობიექტის მოსაშორებლად.
როგორც ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზეა ნაჩვენები, გამწმენდი ობიექტის ზედაპირზე წინასწარ იფარება თხევადი ფენა (წყალი, ეთანოლი ან სხვა სითხეები), რის შემდეგაც ლაზერი გამოიყენება მისი დასხივებისთვის. თხევადი ფენა შთანთქავს ლაზერის ენერგიას, რაც იწვევს თხევადი გარემოს ძლიერ აფეთქებას, მდუღარე სითხის აფეთქება ხდება მაღალი სიჩქარით, ენერგიის გადაცემა ხდება ზედაპირის გამწმენდ მასალებზე, მაღალი გარდამავალი აფეთქების ძალა საკმარისია ზედაპირის ჭუჭყის მოსაშორებლად დასუფთავების მიზნების მისაღწევად.
თხევადი აპკით დამუშავებულ ლაზერულ წმენდის მეთოდს ორი ნაკლი აქვს.
რთული პროცესია და მისი კონტროლი რთულია.
თხევადი აპკის გამოყენების გამო, გაწმენდის შემდეგ სუბსტრატის ზედაპირის ქიმიური შემადგენლობა ადვილად იცვლება და ახალი ნივთიერებების წარმოქმნა ხდება.
(1)ლაზერული დარტყმითი ტალღის ტიპის გაწმენდის მეთოდი
პროცესის მიდგომა და მექანიზმი ძალიან განსხვავდება პირველი ორისგან, მექანიზმი ძირითადად დარტყმითი ტალღის ძალის მოცილებაა, საწმენდი ობიექტები ძირითადად ნაწილაკებია, ძირითადად ნაწილაკების (სუბმიკრონული ან ნანომასშტაბიანი) მოსაშორებლად. პროცესის მოთხოვნები ძალიან მკაცრია, როგორც ჰაერის იონიზაციის უნარის უზრუნველსაყოფად, ასევე ლაზერსა და სუბსტრატს შორის შესაბამისი მანძილის შესანარჩუნებლად, რათა უზრუნველყოფილი იყოს დარტყმითი ძალის საკმარისად დიდი მოქმედება ნაწილაკებზე.
ლაზერული დარტყმითი ტალღის გაწმენდის პროცესის სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია ქვემოთ, ლაზერი პარალელურად არის მიმართული სუბსტრატის ზედაპირის მიმართულებისკენ და სუბსტრატს არ ეხება. ლაზერის ფოკუსის ლაზერული გამომავალი ნაწილაკის მახლობლად მდებარე ნაწილაკზე გადაადგილებისას, წარმოიქმნება ჰაერის იონიზაციის ფენომენი, რაც იწვევს დარტყმით ტალღებს, დარტყმითი ტალღები სფერული გაფართოების სწრაფ გაფართოებას და ნაწილაკებთან კონტაქტს. როდესაც ნაწილაკზე დარტყმითი ტალღის განივი კომპონენტის მომენტი აღემატება გრძივი კომპონენტის მომენტს და ნაწილაკების ადჰეზიის ძალას, ნაწილაკი მოიხსნება გაგორებით.
ლაზერული წმენდის ტექნოლოგია
ლაზერული გაწმენდის მექანიზმი ძირითადად ეფუძნება ობიექტის ზედაპირზე ლაზერული ენერგიის შთანთქმის შემდეგ, ან აორთქლებას და აორთქლებას, ან მყისიერ თერმულ გაფართოებას, რათა დაძლიოს ზედაპირზე ნაწილაკების ადსორბცია, რათა ობიექტი ზედაპირიდან მოშორდეს და შემდეგ მიაღწიოს გაწმენდის მიზანს.
დაახლოებით ასე შეჯამდება: 1. ლაზერული ორთქლის დაშლა, 2. ლაზერული მოცილება, 3. ჭუჭყის ნაწილაკების თერმული გაფართოება, 4. სუბსტრატის ზედაპირის ვიბრაცია და ნაწილაკების ვიბრაცია, ოთხი ასპექტი
ტრადიციულ წმენდასთან შედარებით, ლაზერული წმენდის ტექნოლოგიას აქვს შემდეგი მახასიათებლები:
1. ეს არის „მშრალი“ წმენდა, არ საჭიროებს საწმენდ ხსნარს ან სხვა ქიმიურ ხსნარებს და სისუფთავე გაცილებით მაღალია, ვიდრე ქიმიური წმენდის პროცესი.
2. ჭუჭყის მოცილების მასშტაბები და გამოყენებული სუბსტრატის დიაპაზონი ძალიან ფართოა და
3. ლაზერული პროცესის პარამეტრების რეგულირების გზით, დამაბინძურებლების ეფექტური მოცილების საფუძველზე, სუბსტრატის ზედაპირის დაზიანება შეუძლებელია და ზედაპირი ახალივითაა.
4. ლაზერული წმენდა შეიძლება ადვილად ავტომატიზირებული იყოს.
5. ლაზერული დეკონტამინაციის აღჭურვილობის გამოყენება შესაძლებელია დიდი ხნის განმავლობაში, დაბალი საოპერაციო ხარჯებით.
6. ლაზერული წმენდის ტექნოლოგია: ეკოლოგიურად სუფთა: წმენდის პროცესი, ნარჩენების აღმოფხვრა მყარი ფხვნილია, მცირე ზომის, ადვილად შესანახი და ძირითადად არ აბინძურებს გარემოს.
1980-იან წლებში ნახევარგამტარული ინდუსტრიის სწრაფმა განვითარებამ სილიკონის ვაფლის ნიღბის ზედაპირზე დაბინძურების ნაწილაკების გამწმენდი ტექნოლოგიის მიმართ უფრო მაღალი მოთხოვნები წამოაყენა, მთავარი ამოცანა იყო მიკრონაწილაკებისა და სუბსტრატის დაბინძურების დაძლევა დიდი ადსორბციული ძალის გამო, ტრადიციული ქიმიური, მექანიკური და ულტრაბგერითი გაწმენდის მეთოდები ვერ აკმაყოფილებდა მოთხოვნებს და ლაზერული დასუფთავება წყვეტდა ასეთ დაბინძურების პრობლემებს, რაც დაკავშირებული კვლევებისა და აპლიკაციების სწრაფად განვითარებას იწვევდა.
1987 წელს გამოჩნდა ლაზერული წმენდის პირველი პატენტის განაცხადი. 1990-იან წლებში Zapka-მ წარმატებით გამოიყენა ლაზერული წმენდის ტექნოლოგია ნახევარგამტარების წარმოების პროცესში ნიღბის ზედაპირიდან მიკრონაწილაკების მოსაშორებლად, რითაც გააცნობიერა ლაზერული წმენდის ტექნოლოგიის ადრეული გამოყენება სამრეწველო სფეროში. 1995 წელს მკვლევარებმა გამოიყენეს 2 კვტ სიმძლავრის TEA-CO2 ლაზერი თვითმფრინავის ფიუზელაჟის საღებავის მოცილების წარმატებით გასაწმენდად.
XXI საუკუნეში შესვლის შემდეგ, ულტრამოკლე იმპულსური ლაზერების მაღალსიჩქარიანი განვითარებით, ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგიის ადგილობრივი და უცხოური კვლევა და გამოყენება თანდათან გაიზარდა, ფოკუსირებული იყო ლითონის მასალების ზედაპირებზე, ტიპიური უცხოური გამოყენებაა თვითმფრინავის ფიუზელაჟის საღებავის მოცილება, ობის ზედაპირის ცხიმის მოცილება, ძრავის შიდა ნახშირბადის მოცილება და შედუღებამდე შეერთებების ზედაპირის გაწმენდა. აშშ-ის ედისონის შედუღების ინსტიტუტის მიერ FG16 საბრძოლო თვითმფრინავის ლაზერული გაწმენდისას, როდესაც ლაზერის სიმძლავრე 1 კვტ-ია, გაწმენდის მოცულობა წუთში 2.36 სმ3-ია.
აღსანიშნავია, რომ თანამედროვე კომპოზიტური ნაწილების ლაზერული საღებავის მოცილების კვლევა და გამოყენება ასევე მნიშვნელოვან საკითხს წარმოადგენს. აშშ-ის საზღვაო ძალების HG53, HG56 ვერტმფრენის პროპელერის პირები და F16 გამანადგურებლის ბრტყელი კუდი და სხვა კომპოზიტური ზედაპირები ლაზერული საღებავის მოცილების აპლიკაციებით იქნა გამოყენებული, მაშინ როდესაც ჩინეთის კომპოზიტური მასალები თვითმფრინავებში დაგვიანებით გამოიყენება, ამიტომ ასეთი კვლევები ძირითადად ცარიელია.
გარდა ამისა, ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგიის გამოყენება CFRP კომპოზიტური ზედაპირის დასამუშავებლად წებოვნებამდე, შეერთების სიმტკიცის გასაუმჯობესებლად, ასევე მიმდინარე კვლევის ერთ-ერთი ფოკუსია. ლაზერული კომპანიის ადაპტირება Audi TT ავტომობილების წარმოების ხაზზე, რათა უზრუნველყოს ბოჭკოვანი ლაზერული გაწმენდის აღჭურვილობა მსუბუქი ალუმინის შენადნობის კარის ჩარჩოს ოქსიდის ფენის ზედაპირის გასაწმენდად. Rolls G Royce UK-მა გამოიყენა ლაზერული გაწმენდა ტიტანის ავიაციის ძრავის კომპონენტების ზედაპირზე ოქსიდის ფენის გასაწმენდად.
ლაზერული წმენდის ტექნოლოგია ბოლო ორი წლის განმავლობაში სწრაფად განვითარდა, იქნება ეს ლაზერული წმენდის პროცესის პარამეტრები და წმენდის მექანიზმი, წმენდის ობიექტის კვლევა თუ კვლევის გამოყენება, დიდ პროგრესს მიაღწია. ლაზერული წმენდის ტექნოლოგია, მრავალი თეორიული კვლევის შემდეგ, მისი კვლევის ფოკუსი მუდმივად ორიენტირებულია კვლევის გამოყენებაზე და იმედისმომცემი შედეგების გამოყენებაზე. მომავალში, ლაზერული წმენდის ტექნოლოგია კულტურული რელიქვიებისა და ხელოვნების ნიმუშების დაცვაში უფრო ფართოდ გამოიყენება და მისი ბაზარი ძალიან ფართოა. მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, ლაზერული წმენდის ტექნოლოგიის გამოყენება ინდუსტრიაში რეალობად იქცევა და მისი გამოყენების სფერო სულ უფრო და უფრო ფართოვდება.
Maven-ის ლაზერული ავტომატიზაციის კომპანია 14 წელია ლაზერული ინდუსტრიის მიმართულებით მუშაობს. ჩვენ სპეციალიზირებულები ვართ ლაზერული მარკირების სფეროში. გვაქვს მანქანების კარადის ლაზერული საწმენდი მანქანა, ურიკის ლაზერული საწმენდი მანქანა, ზურგჩანთის ლაზერული საწმენდი მანქანა და სამჯერადი ლაზერული საწმენდი მანქანა. გარდა ამისა, ჩვენ ასევე გვაქვს ლაზერული შედუღების მანქანა, ლაზერული ჭრის მანქანა და ლაზერული მარკირების გრავირების მანქანა. თუ დაინტერესებული ხართ ჩვენი მანქანით, შეგიძლიათ გამოგვყვეთ და თავისუფლად დაგვიკავშირდეთ.
გამოქვეყნების დრო: 2022 წლის 14 ნოემბერი
