ბოლო წლების განმავლობაში, ლაზერული გაწმენდა გახდა ერთ-ერთი კვლევითი წერტილი სამრეწველო წარმოების სფეროში, კვლევა მოიცავს პროცესს, თეორიას, აღჭურვილობას და აპლიკაციებს.სამრეწველო პროგრამებში, ლაზერული დასუფთავების ტექნოლოგიამ შეძლო საიმედოდ გაწმენდა დიდი რაოდენობით სხვადასხვა სუბსტრატის ზედაპირი, დასუფთავების ობიექტები, მათ შორის ფოლადი, ალუმინი, ტიტანი, მინა და კომპოზიტური მასალები და ა.შ. სარკინიგზო, საავტომობილო, ჩამოსხმის, ბირთვული ენერგიისა და საზღვაო და სხვა სფეროები.
ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგია, რომელიც დათარიღებულია 1960-იანი წლებით, აქვს კარგი გამწმენდი ეფექტის, გამოყენების ფართო სპექტრის, მაღალი სიზუსტის, უკონტაქტო და ხელმისაწვდომობის უპირატესობები.სამრეწველო წარმოებაში, წარმოებასა და მოვლა-პატრონობასა და სხვა სფეროებს აქვთ გამოყენების ფართო სპექტრი, მოსალოდნელია ნაწილობრივ ან მთლიანად ჩაანაცვლოს ტრადიციული დასუფთავების მეთოდები და გახდეს 21-ე საუკუნის ყველაზე პერსპექტიული მწვანე დასუფთავების ტექნოლოგია.
ლაზერული გაწმენდის მეთოდი
ლაზერული გაწმენდის პროცესი ძალიან რთულია, მოიცავს მასალების მოცილების მრავალფეროვან მექანიზმებს. ლაზერული გაწმენდის მეთოდისთვის, გაწმენდის პროცესი შეიძლება არსებობდეს ერთდროულად სხვადასხვა მექანიზმით, რაც ძირითადად განპირობებულია ლაზერისა და მასალის ურთიერთქმედებით, მათ შორის. მასალის ზედაპირის აბლაცია, დაშლა, იონიზაცია, დეგრადაცია, დნობა, წვა, აორთქლება, ვიბრაცია, გაფცქვნა, გაფართოება, შეკუმშვა, აფეთქება, აქერცვლა, დაღვრა და სხვა ფიზიკური და ქიმიური ცვლილებები.პროცესი.
ამჟამად, ლაზერული გაწმენდის ტიპიური მეთოდი ძირითადად სამია: ლაზერული აბლაციის გაწმენდა, თხევადი ფირის დახმარებით ლაზერული გაწმენდა და ლაზერული დარტყმის ტალღის გაწმენდის მეთოდები.
ლაზერული აბლაციის გაწმენდის მეთოდი
ძირითადი მეთოდოლოგიური მექანიზმებია თერმული გაფართოება, აორთქლება, აბლაცია და ფაზური აფეთქება.ლაზერი მოქმედებს პირდაპირ მასალაზე, რომელიც უნდა მოიხსნას სუბსტრატის ზედაპირიდან და გარემო პირობები შეიძლება იყოს ჰაერი, იშვიათი გაზი ან ვაკუუმი.ოპერაციული პირობები მარტივია და ყველაზე ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა საფარის, საღებავების, ნაწილაკების ან ჭუჭყის მოსაშორებლად.ქვემოთ მოყვანილი დიაგრამა გვიჩვენებს პროცესის დიაგრამას ლაზერული აბლაციის გაწმენდის მეთოდისთვის.
როდესაც ლაზერული დასხივება ხდება მასალის ზედაპირზე, სუბსტრატი და საწმენდი მასალები პირველი თერმული გაფართოებაა.საწმენდ მასალასთან ლაზერული ურთიერთქმედების დროის გაზრდით, თუ ტემპერატურა საწმენდი მასალის კავიტაციის ზღურბლზე დაბალია, საწმენდი მასალის მხოლოდ ფიზიკური ცვლილების პროცესი, განსხვავება საწმენდ მასალასა და სუბსტრატის თერმული გაფართოების კოეფიციენტს შორის იწვევს ზეწოლას ინტერფეისზე. , საწმენდი მასალის კუმშვა, სუბსტრატის ზედაპირიდან გახეხვა, ბზარი, მექანიკური მოტეხილობა, ვიბრაციული დამსხვრევა და ა.შ., საწმენდი მასალა იხსნება ჭავლით ან აშორებს სუბსტრატის ზედაპირს.
თუ ტემპერატურა უფრო მაღალია, ვიდრე საწმენდი მასალის გაზიფიკაციის ზღურბლის ტემპერატურა, იქნება ორი სიტუაცია: 1) საწმენდი მასალის აბლაციის ბარიერი სუბსტრატზე ნაკლებია;2) საწმენდი მასალის აბლაციის ბარიერი უფრო დიდია ვიდრე სუბსტრატი.
საწმენდი მასალების ეს ორი შემთხვევაა დნობა, კავიტაცია და აბლაცია და სხვა ფიზიკოქიმიური ცვლილებები, დასუფთავების მექანიზმი უფრო რთულია, გარდა თერმული ეფექტისა, მაგრამ ასევე შეიძლება მოიცავდეს საწმენდ მასალებს და სუბსტრატებს მოლეკულურ ბმას შორის გატეხვას, საწმენდი მასალების დაშლას ან დეგრადაციას, ფაზას. აფეთქება, საწმენდი მასალების გაზიფიცირება მყისიერი იონიზაცია, პლაზმის წარმოქმნა.
(1)თხევადი ფირის დახმარებით ლაზერული წმენდა
მეთოდის მექანიზმს ძირითადად აქვს თხევადი ფირის დუღილის აორთქლება და ვიბრაცია და ა.შ.. ლაზერული ტალღის სიგრძის არჩევის საჭიროების გამოყენება ისე, რომ ანაზღაურდეს ზემოქმედების წნევის ნაკლებობა ლაზერული აბლაციის გაწმენდის პროცესში, შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოსაშორებლად. ზოგიერთი უფრო რთულია დასუფთავების ობიექტის ამოღება.
როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე, თხევადი ფილმი (წყალი, ეთანოლი ან სხვა სითხეები) წინასწარ დაფარულია გამწმენდი ობიექტის ზედაპირზე და შემდეგ გამოიყენეთ ლაზერი მის დასხივებისთვის.თხევადი ფილმი შთანთქავს ლაზერულ ენერგიას, რის შედეგადაც ხდება თხევადი მედიის ძლიერი აფეთქება, მდუღარე სითხის აფეთქება მაღალსიჩქარიანი მოძრაობა, ენერგიის გადაცემა ზედაპირის გამწმენდ მასალებზე, მაღალი გარდამავალი ფეთქებადი ძალა საკმარისია ზედაპირის ჭუჭყის მოსაშორებლად დასუფთავების მიზნების მისაღწევად.
თხევადი ფირის დახმარებით ლაზერული გაწმენდის მეთოდს ორი მინუსი აქვს.
შრომატევადი პროცესი და პროცესის კონტროლი რთული.
თხევადი ფირის გამოყენების გამო, სუბსტრატის ზედაპირის ქიმიური შემადგენლობა გაწმენდის შემდეგ ადვილად იცვლება და წარმოიქმნება ახალი ნივთიერებები.
(1)ლაზერული დარტყმის ტალღის ტიპის გაწმენდის მეთოდი
პროცესის მიდგომა და მექანიზმი ძალიან განსხვავდება პირველი ორისგან, მექანიზმი ძირითადად არის დარტყმითი ტალღის ძალის მოცილება, დასუფთავების ობიექტები ძირითადად ნაწილაკებია, ძირითადად ნაწილაკების მოცილებისთვის (ქვემიკრონი ან ნანომასშტაბი).პროცესის მოთხოვნები ძალიან მკაცრია, როგორც ჰაერის იონიზაციის უნარის უზრუნველსაყოფად, ასევე ლაზერსა და სუბსტრატს შორის შესაბამისი მანძილის შესანარჩუნებლად, რათა უზრუნველყოს დარტყმის ძალის ნაწილაკებზე მოქმედება საკმარისად დიდი.
ლაზერული დარტყმის ტალღით გაწმენდის პროცესის სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია ქვემოთ, ლაზერი პარალელურად არის გასროლილი სუბსტრატის ზედაპირის მიმართულების მიმართ და სუბსტრატი არ შედის კონტაქტში.ამოძრავეთ სამუშაო ნაწილი ან ლაზერის თავი ლაზერის ფოკუსის დასარეგულირებლად ნაწილაკზე ლაზერის გამომავალ ნაწილაკზე, მოხდება ჰაერის იონიზაციის ფენომენის ფოკუსური წერტილი, რაც გამოიწვევს დარტყმის ტალღებს, დარტყმის ტალღებს სფერული გაფართოების სწრაფ გაფართოებამდე და გაფართოვდება კონტაქტამდე. ნაწილაკებთან ერთად.როდესაც ნაწილაკზე დარტყმითი ტალღის განივი კომპონენტის მომენტი აღემატება გრძივი კომპონენტის მომენტს და ნაწილაკების ადჰეზიურ ძალას, ნაწილაკი ამოღებულია გორვაში.
ლაზერული წმენდის ტექნოლოგია
ლაზერული გაწმენდის მექანიზმი ძირითადად ეფუძნება ობიექტის ზედაპირს ლაზერული ენერგიის შთანთქმის შემდეგ, ან აორთქლება და აორთქლება, ან მყისიერი თერმული გაფართოება ზედაპირზე ნაწილაკების ადსორბციის დასაძლევად, რათა ობიექტი ზედაპირიდან და შემდეგ მიაღწიოს დასუფთავების მიზანი.
უხეშად შეჯამებულია, როგორც: 1. ლაზერული ორთქლის დაშლა, 2. ლაზერული ამოღება, 3. ჭუჭყის ნაწილაკების თერმული გაფართოება, 4. სუბსტრატის ზედაპირის ვიბრაცია და ნაწილაკების ვიბრაცია ოთხი ასპექტით.
ტრადიციულ დასუფთავების პროცესთან შედარებით, ლაზერული წმენდის ტექნოლოგიას აქვს შემდეგი მახასიათებლები.
1. ეს არის „მშრალი“ წმენდა, არ არის გამწმენდი ხსნარი ან სხვა ქიმიური ხსნარები და სისუფთავე გაცილებით მაღალია, ვიდრე ქიმიური გაწმენდის პროცესი.
2. ჭუჭყის მოცილების სფერო და მოქმედი სუბსტრატის დიაპაზონი ძალიან ფართოა და
3. ლაზერული პროცესის პარამეტრების რეგულირებით, არ შეიძლება დაზიანდეს სუბსტრატის ზედაპირი დამაბინძურებლების ეფექტური მოცილების საფუძველზე, არის ზედაპირი ისეთივე კარგი, როგორც ახალი.
4. ლაზერული გაწმენდა შეიძლება იყოს ადვილად ავტომატიზირებული ოპერაცია.
5. ლაზერული დეკონტამინაციის მოწყობილობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას დიდი ხნის განმავლობაში, დაბალი ოპერაციული ხარჯებით.
6. ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგია არის: მწვანე: დასუფთავების პროცესი, ნარჩენების აღმოფხვრა არის მყარი ფხვნილი, მცირე ზომის, ადვილად შესანახი, ძირითადად არ აბინძურებს გარემოს.
1980-იან წლებში, ნახევარგამტარული ინდუსტრიის სწრაფმა განვითარებამ სილიკონის ვაფლის ნიღბის ზედაპირზე დაბინძურების ნაწილაკების დასუფთავების ტექნოლოგიის დაყენება უფრო მაღალი მოთხოვნების შესაბამისად, მთავარია მიკრო ნაწილაკების დაბინძურების დაძლევა და სუბსტრატი დიდ ადსორბციულ ძალას შორის. , ტრადიციული ქიმიური გაწმენდა, მექანიკური გაწმენდა, ულტრაბგერითი გაწმენდის მეთოდები ვერ აკმაყოფილებს მოთხოვნილებას და ლაზერული გაწმენდა შეუძლია გადაჭრას ასეთი დაბინძურების პრობლემები, დაკავშირებული კვლევები და პროგრამები სწრაფად განვითარდა.
1987 წელს პირველად გამოჩნდა პატენტის განაცხადი ლაზერული გაწმენდის შესახებ.1990-იან წლებში Zapka-მ წარმატებით გამოიყენა ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგია ნახევარგამტარების წარმოების პროცესში, რათა ამოეღო მიკრონაწილაკები ნიღბის ზედაპირიდან, აცნობიერებდა ლაზერული წმენდის ტექნოლოგიის ადრეულ გამოყენებას ინდუსტრიულ სფეროში.1995 წელს მკვლევარებმა გამოიყენეს 2 კვტ TEA-CO2 ლაზერი, რათა წარმატებით მიაღწიონ თვითმფრინავის ფიუზელაჟის საღებავის გაწმენდას.
21-ე საუკუნეში შესვლის შემდეგ, ულტრამოკლე იმპულსური ლაზერების მაღალსიჩქარიანი განვითარებასთან ერთად, თანდათან გაიზარდა შიდა და უცხოური კვლევები და ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგიის გამოყენება, ფოკუსირებული ლითონის მასალების ზედაპირზე, ტიპიური უცხოური აპლიკაციებია თვითმფრინავის ფიუზელაჟის საღებავის მოცილება, ჩამოსხმა. ზედაპირის გაწმენდა, ძრავის შიდა ნახშირბადის მოცილება და სახსრების ზედაპირის გაწმენდა შედუღებამდე.აშშ Edison Welding Institute-ის ლაზერული გაწმენდა FG16 საბრძოლო თვითმფრინავის, როდესაც ლაზერის სიმძლავრე 1 კვტ, დასუფთავების მოცულობა 2,36 სმ3 წუთში.
აღსანიშნავია, რომ მოწინავე კომპოზიტური ნაწილების ლაზერული საღებავის მოცილების კვლევა და გამოყენება ასევე მთავარი ცხელი წერტილია.აშშ-ს საზღვაო ძალების HG53, HG56 ვერტმფრენის პროპელერის პირები და F16 გამანადგურებელი თვითმფრინავის ბრტყელი კუდი და სხვა კომპოზიციური ზედაპირები განხორციელდა ლაზერული საღებავის მოცილების აპლიკაციებში, ხოლო ჩინეთის კომპოზიციური მასალები თვითმფრინავების გამოყენებაში გვიან, ასე რომ, ასეთი კვლევა ძირითადად ცარიელია.
გარდა ამისა, ლაზერული წმენდის ტექნოლოგიის გამოყენება სახსრის CFRP კომპოზიციური ზედაპირის დამუშავებისთვის სახსრის სიმტკიცის გასაუმჯობესებლად, ასევე არის ერთ-ერთი ამჟამინდელი კვლევის აქცენტი.ლაზერული კომპანიის ადაპტირება Audi TT მანქანის წარმოების ხაზთან, რათა უზრუნველყოს ბოჭკოვანი ლაზერული გამწმენდი მოწყობილობა მსუბუქი ალუმინის შენადნობის კარის ჩარჩოს ოქსიდის ფირის ზედაპირის გასაწმენდად.Rolls G Royce UK-მა გამოიყენა ლაზერული წმენდა ტიტანის აეროძრავის კომპონენტების ზედაპირზე ოქსიდის ფირის გასაწმენდად.
ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგია სწრაფად განვითარდა ბოლო ორი წლის განმავლობაში, იქნება ეს ლაზერული გაწმენდის პროცესის პარამეტრები და დასუფთავების მექანიზმი, დასუფთავების ობიექტების კვლევამ თუ კვლევის გამოყენებამ დიდი პროგრესი მიაღწია.ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგია მრავალი თეორიული კვლევის შემდეგ, მისი კვლევის აქცენტი მუდმივად არის მიკერძოებული კვლევის გამოყენებისა და პერსპექტიული შედეგების გამოყენების მიმართ.მომავალში ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგია კულტურული რელიქვიებისა და ხელოვნების ნიმუშების დაცვაში უფრო ფართოდ იქნება გამოყენებული და მისი ბაზარი ძალიან ფართოა.მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების განვითარებასთან ერთად, ლაზერული დასუფთავების ტექნოლოგიის გამოყენება ინდუსტრიაში რეალობად იქცევა და გამოყენების სფერო სულ უფრო ფართოვდება.
Maven ლაზერული ავტომატიზაციის კომპანია ფოკუსირებულია ლაზერულ ინდუსტრიაზე 14 წლის განმავლობაში, ჩვენ სპეციალიზირებული ვართ ლაზერულ მარკირებაში, გვაქვს კაბინეტის ლაზერული საწმენდი მანქანა, ტროლეიბის ლაზერული საწმენდი მანქანა, ზურგჩანთის ლაზერული საწმენდი მანქანა და სამი ლაზერული საწმენდი მანქანა, გარდა ამისა, ჩვენ ასევე გვაქვს ლაზერული შედუღების მანქანა, ლაზერული საჭრელი მანქანა და ლაზერული მარკირების გრავიურა, თუ თქვენ დაინტერესებული ხართ ჩვენი აპარატით, შეგიძლიათ მოგვყვეთ და მოგერიდებათ დაგვიკავშირდეთ.
გამოქვეყნების დრო: ნოე-14-2022
