Üst düzey üretim, enerji tasarrufu ve emisyon azaltımı, gelişmiş süreçlere giderek daha acil bir ihtiyaç duyuyor. Endüstriyel yüzey işleme açısından, teknoloji ve süreçlerin kapsamlı bir şekilde geliştirilmesine acil ihtiyaç vardır. Mekanik sürtünme temizleme, kimyasal korozyon temizleme, güçlü darbe temizleme, yüksek frekanslı ultrasonik temizleme gibi geleneksel endüstriyel temizleme işlemleri, yalnızca uzun temizleme döngülerine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda otomatikleştirilmesi zordur, çevreye zararlı etkileri vardır ve istenen hedefe ulaşmada başarısız olur. İstenilen temizleme efekti. İnce işleme ihtiyaçlarını iyi karşılayamaz.
Hassas Lazer Temizleme Makineleri: Endüstriyel Temizliği Engelleyenler
Ancak çevre koruma, yüksek verimlilik ve yüksek hassasiyet arasındaki çelişkilerin giderek belirginleşmesiyle birlikte, geleneksel endüstriyel temizleme yöntemleri büyük zorluklarla karşı karşıyadır. Aynı zamanda çevrenin korunmasına yardımcı olan ve ultra terbiye alanındaki parçalara uygun çeşitli temizleme teknolojileri ortaya çıkmış olup, lazer temizleme teknolojisi de bunlardan biridir.
Lazer Temizleme Konsepti
Lazer temizleme, malzemenin yüzeyini temizlemek amacıyla yüzeydeki kirletici maddeleri hızla buharlaştırmak veya soymak için bir malzemenin yüzeyine etki etmek üzere odaklanmış bir lazer kullanan bir teknolojidir. Çeşitli geleneksel fiziksel veya kimyasal temizleme yöntemleriyle karşılaştırıldığında lazer temizleme, temassız, sarf malzemesi yok, kirlilik yok, yüksek hassasiyet, hasar yok veya küçük hasar özelliklerine sahiptir ve yeni nesil endüstriyel temizleme teknolojisi için ideal bir seçimdir.
Lazer Temizleme Makinesi Çalışma Prensibi
Lazer temizleme makinesinin prensibi daha karmaşıktır ve hem fiziksel hem de kimyasal işlemleri içerebilir. Çoğu durumda, bazı kimyasal reaksiyonların eşlik ettiği fiziksel süreçler ana süreçtir. Ana işlemler gazlaştırma işlemi, şok işlemi ve salınım işlemi dahil olmak üzere üç kategoriye ayrılabilir.
Gazlaştırma Prosesi
Yüksek enerjili lazer malzemenin yüzeyine ışınlandığında, yüzey lazer enerjisini emer ve iç enerjiye dönüştürür, böylece yüzey sıcaklığı hızla yükselir ve malzemenin buharlaşma sıcaklığının üzerine çıkar, böylece kirleticiler ortamdan uzaklaştırılır. buhar halinde malzemenin yüzeyinden ayrılır. Seçici buharlaşma genellikle lazer ışığının yüzey kirleticileri tarafından emilme hızı alt tabakanınkinden önemli ölçüde yüksek olduğunda meydana gelir. Tipik bir uygulama durumu taş yüzeylerdeki kirin temizlenmesidir. Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi taş yüzeyindeki kirleticiler lazeri güçlü bir şekilde emer ve hızla buharlaşır. Kirletici maddeler giderildiğinde ve lazer taş yüzeyine ışınlandığında, emilim zayıflar, taş yüzeyine daha fazla lazer enerjisi saçılır, taş yüzeyinin sıcaklık değişimi küçüktür ve taş yüzeyi hasardan korunur.
Lazer ablasyonu adı verilen, organik kirleticileri temizlemek için ultraviyole banttaki bir lazer kullanıldığında tipik bir kimyasal bazlı işlem meydana gelir. Ultraviyole lazerler kısa dalga boylarına ve yüksek foton enerjisine sahiptir. Örneğin, KrF excimer lazerleri 248 nm dalga boyuna ve 5 eV kadar yüksek foton enerjisine sahiptir; bu, CO2 lazer foton enerjisinden (0,12 eV) 40 kat daha yüksektir. Bu kadar yüksek foton enerjisi, organik maddenin moleküler bağlarını yok etmek için yeterlidir, böylece organik kirleticilerdeki CC, CH, CO, vb. lazerin foton enerjisini emdikten sonra kırılır, bu da piroliz gazlaştırması ve yüzeyden uzaklaştırılmasıyla sonuçlanır.
Şok Süreci
Şok işlemi, lazer ile malzeme arasındaki etkileşim sırasında meydana gelen bir dizi reaksiyondur ve ardından malzemenin yüzeyinde bir şok dalgası oluşur. Şok dalgasının etkisi altında, yüzeydeki kirletici maddeler parçalanır ve yüzeyden soyulan toz veya döküntü haline gelir. Plazma, buhar ve hızlı termal genleşme ve büzülme dahil olmak üzere şok dalgalarına neden olan birçok mekanizma vardır. Örnek olarak plazma şok dalgalarını kullanarak, lazer temizlemedeki şok işleminin yüzeydeki kirleticileri nasıl ortadan kaldırdığını kısaca anlamak mümkündür. Ultra kısa darbe genişliği (ns) ve ultra yüksek tepe gücüne (107–1010 W/cm2) sahip lazerlerin uygulanmasıyla, yüzey lazeri hafifçe emse bile yüzey sıcaklığı keskin bir şekilde artacak ve anında buharlaşma sıcaklığına ulaşacaktır. Yukarıda, aşağıdaki şekilde (a)'da gösterildiği gibi, malzeme yüzeyi üzerinde oluşan buhar. Buharın sıcaklığı 104 – 105 K'ye ulaşabilir, bu da buharın kendisini veya etrafındaki havayı iyonize ederek bir plazma oluşturabilir. Plazma, lazerin malzemenin yüzeyine ulaşmasını engelleyecektir ve malzemenin yüzeyinin buharlaşması durabilir, ancak plazma, lazer enerjisini emmeye devam edecek ve sıcaklık, lokalize bir durum oluşturarak yükselmeye devam edecektir. malzemenin yüzeyinde anında 1-100 kbar'lık bir basınç oluşturan ultra yüksek sıcaklık ve yüksek basınç. Darbe, aşağıdaki Şekil (b) ve (c)'de gösterildiği gibi kademeli olarak malzemenin içine aktarılır. Şok dalgasının etkisi altında yüzey kirleticileri küçük toz, parçacık veya parçalara ayrılır. Lazer ışınlama konumundan uzaklaştırıldığında, plazma kaybolur ve yerel olarak negatif bir basınç oluşturulur ve aşağıdaki Şekil (d)'de gösterildiği gibi kirletici parçacıkların veya kalıntıların yüzeyden uzaklaştırılması sağlanır.
Salınım Süreci
Kısa darbelerin etkisi altında malzemenin ısıtılması ve soğutulması işlemleri son derece hızlıdır. Farklı malzemeler farklı termal genleşme katsayılarına sahip olduğundan, kısa darbeli lazer ışınımı altında, yüzey kirleticileri ve alt tabaka, yüksek frekanslı termal genleşmeye ve farklı derecelerde büzülmeye maruz kalacak ve bu da kirleticilerin yüzeyden soyulmasına neden olacak şekilde salınımla sonuçlanacaktır. malzeme. Bu eksfoliasyon işlemi sırasında malzemenin buharlaşması meydana gelmeyebilir ve plazma oluşmayabilir. Bunun yerine, kirletici madde ile alt tabaka ara yüzeyinde salınım etkisi altında oluşan kesme kuvveti, kirletici madde ile alt tabaka arasındaki bağı yok eder. . Çalışmalar, lazerin geliş açısı biraz arttığında, lazer ile parçacık kirliliği ve alt tabaka arayüzü arasındaki temasın artırılabileceğini, lazer temizleme eşiğinin azaltılabileceğini, salınım etkisinin daha belirgin olduğunu ve temizleme verimliliği daha yüksektir. Ancak gelme açısı çok büyük olmamalıdır. Çok büyük bir geliş açısı, malzemenin yüzeyine etki eden enerji yoğunluğunu azaltacak ve lazerin temizleme kabiliyetini zayıflatacaktır.
Lazer Temizleyicilerin Endüstri Uygulamaları
Kalıp Sanayi
Lazer temizleyici, kalıbın yüzeyi için çok güvenli olan kalıbın temassız temizliğini gerçekleştirebilir, doğruluğunu sağlayabilir ve geleneksel temizleme yöntemleriyle giderilemeyen mikron altı kir parçacıklarını temizleyebilir. Gerçekten kirlilik içermeyen, verimli ve yüksek kaliteli temizliğe ulaşmak için.
Hassas Alet Endüstrisi
Hassas makine endüstrisinin genellikle yağlama ve korozyon direnci için kullanılan esterleri ve mineral yağları parçalardan genellikle kimyasal olarak temizlemesi gerekir ve kimyasal temizleme genellikle kalıntı bırakır. Lazerle ester giderme, parçaların yüzeyine zarar vermeden esterleri ve mineral yağları tamamen ortadan kaldırabilir. Lazer, parçanın yüzeyindeki ince oksit tabakasının patlayıcı gazlaşmasını teşvik ederek bir şok dalgası oluşturur, bu da mekanik etkileşim yerine kirletici maddelerin uzaklaştırılmasıyla sonuçlanır.
Demiryolu Endüstrisi
Şu anda, rayların tüm kaynak öncesi temizliği, alt tabakaya ciddi hasara ve ciddi artık gerilime neden olan ve her yıl çok fazla taşlama tekerleği sarf malzemesi tüketen, maliyetli ve ciddi sorunlara neden olan taşlama tekerleği ve aşındırıcı bant taşlama tipi temizliği benimser. çevreye toz kirliliği. Lazer temizleme, ülkemin yüksek hızlı demiryolu hattı döşeme üretimi için yüksek kaliteli ve verimli yeşil temizleme teknolojisi sağlayabilir, yukarıdaki sorunları çözebilir, kesintisiz ray delikleri ve gri noktalar gibi kaynak kusurlarını ortadan kaldırabilir ve ülkemin yüksek demiryolu hattının stabilitesini ve güvenliğini artırabilir. -hızlı demiryolu işletmeciliği.
Havacılık Endüstrisi
Belirli bir süre sonra uçağın yüzeyinin yeniden boyanması gerekir ancak boyama öncesinde orijinal eski boyanın tamamen kaldırılması gerekir. Kimyasal ıslatma/silme, havacılık alanında ana boya sökme yöntemidir. Bu yöntem büyük miktarda kimyasal yardımcı atık oluşmasına neden olur ve yerel bakım ve boya sökümünün gerçekleştirilmesi imkansızdır. Bu süreç ağır bir iş yüküdür ve sağlığa zararlıdır. Lazer temizleme, uçak kaplama yüzeylerindeki boyanın yüksek kalitede çıkarılmasını sağlar ve üretim için kolayca otomatikleştirilir. Şu anda, bazı üst düzey modellerin bakımında lazer temizleme teknolojisi uygulanmaktadır.
Gemi Endüstrisi
Şu anda gemilerin üretim öncesi temizliğinde esas olarak kumlama yöntemi kullanılmaktadır. Kum püskürtme yöntemi çevrede ciddi toz kirliliğine neden olmuş ve giderek yasaklanmış, bu da gemi üreticilerinin üretiminin azalmasına, hatta askıya alınmasına neden olmuştur. Lazer temizleme teknolojisi, gemi yüzeylerine korozyon önleyici püskürtme için yeşil ve kirlilik içermeyen bir temizleme çözümü sağlayacaktır.
Silahlar
Lazer temizleme teknolojisi silah bakımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Lazer temizleme sistemi pas ve kirletici maddeleri verimli ve hızlı bir şekilde temizleyebilir ve temizleme otomasyonunu gerçekleştirmek için temizleme parçasını seçebilir. Lazer temizleme kullanıldığında temizlik kimyasal temizleme işleminden daha yüksek olmakla kalmaz, aynı zamanda nesnenin yüzeyine neredeyse hiç zarar gelmez. Lazer temizleme makinesi, farklı parametreleri ayarlayarak, yüzey mukavemetini ve korozyon direncini artırmak için metal nesnelerin yüzeyinde yoğun bir oksit koruyucu film veya metal eritme tabakası da oluşturabilir. Lazerle uzaklaştırılan atıklar temel olarak çevreyi kirletmez ve aynı zamanda uzun mesafeden de çalıştırılabilir, bu da operatörün sağlığına verilen zararı etkili bir şekilde azaltır.
Bina Dış Cephesi
Giderek daha fazla gökdelen inşa ediliyor ve dış duvarların inşa edilmesindeki temizlik sorunu giderek daha fazla öne çıkıyor. Lazer temizleme sistemi, binaların dış duvarlarını optik fiberler aracılığıyla iyi bir şekilde temizler. Maksimum 70 metre uzunluğa sahip olan çözüm, çeşitli taş, metal ve cam üzerindeki çeşitli kirleticileri etkili bir şekilde temizleyebiliyor ve verimliliği, geleneksel temizliğe göre çok daha yüksek. Ayrıca binalardaki çeşitli taşlardaki siyah noktaları ve lekeleri de giderebilmektedir. Lazer temizleme sisteminin binalar ve taş anıtlar üzerindeki temizleme testi, lazer temizliğinin eski binaların görünümünü korumada iyi bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir.
Elektronik Endüstrisi
Elektronik endüstrisi oksitleri gidermek için lazer kullanır: Elektronik endüstrisi yüksek hassasiyette dekontaminasyon gerektirir ve lazer deoksidasyon özellikle uygundur. Optimum elektrik temasını sağlamak için, kartı lehimlemeden önce bileşen pimlerinin oksitlenmesi tamamen giderilmeli ve pimler, dekontaminasyon işlemi sırasında hasar görmemelidir. Lazer temizleme, kullanım gereksinimlerini karşılayabilir ve verimliliği çok yüksektir ve her iğne için yalnızca bir lazer ışınlaması gerekir.
Nükleer Santral
Nükleer santrallerde reaktör borularının temizliğinde de lazer temizleme sistemleri kullanılmaktadır. Radyoaktif tozu doğrudan gidermek için reaktöre yüksek güçlü bir lazer ışını göndermek için bir optik fiber kullanır ve temizlenen malzemenin temizlenmesi kolaydır. Uzaktan çalıştırıldığı için personelin güvenliği garanti edilebilir.
Özet
Günümüzün ileri imalat sanayii, uluslararası rekabetin hakim zirvesi haline geldi. Lazer üretiminde gelişmiş bir sistem olarak lazer temizleme makinesi, endüstriyel gelişimde uygulama değeri açısından büyük bir potansiyele sahiptir. Hızla gelişen lazer temizleme teknolojisi, ekonomik ve sosyal kalkınma için çok önemli bir stratejik öneme sahiptir.