1. Με την ταχεία ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας, η τεχνολογία λέιζερ χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο σε διάφορους τομείς της παραγωγής και της ζωής των ανθρώπων. Από τους γραμμικούς κώδικες των σουπερμάρκετ, τους εκτυπωτές λέιζερ για την ομορφιά με λέιζερ, τη θεραπεία της μυωπίας, και έχει εξοικειωθεί. Η κοπή, διάτρηση και συγκόλληση εξοπλισμού λέιζερ για βιομηχανική παραγωγή είναι επίσης γνωστή σε πολλούς ανθρώπους. Ωστόσο, οι άνθρωποι εξακολουθούν να μην είναι εξοικειωμένοι και να κατανοήσουν την εφαρμογή του εξοπλισμού λέιζερ στη βιομηχανία καθαρισμού. Η τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ είναι ένας νέος τύπος τεχνολογίας καθαρισμού που έχει αναπτυχθεί γρήγορα τα τελευταία 10 χρόνια. Σταδιακά αντικατέστησε τις παραδοσιακές διαδικασίες καθαρισμού σε πολλούς τομείς με τα δικά της πλεονεκτήματα και την αναντικατάστασή της. Γιατί μπορεί να καθαριστεί ο εξοπλισμός λέιζερ παρακάτω; Τι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για καθαρισμό; Πόσο αποτελεσματική είναι η απόδοση καθαρισμού; Κάντε μια σύντομη εισαγωγή.
2. Λέιζερ και καθαρισμός
Η παραδοσιακή βιομηχανία καθαρισμού έχει μια ποικιλία μεθόδων καθαρισμού, χρησιμοποιώντας κυρίως χημικούς παράγοντες και μηχανικές μεθόδους καθαρισμού. Σύμφωνα με τους ολοένα αυστηρότερους κανονισμούς για την προστασία του περιβάλλοντος στην Κίνα και την αυξανόμενη συνειδητοποίηση της προστασίας και της προστασίας του περιβάλλοντος, οι τύποι χημικών ουσιών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη βιομηχανική παραγωγή και στον καθαρισμό θα γίνουν όλο και λιγότερο. Πώς να βρείτε μια καθαρότερη και μη επεμβατική μέθοδο καθαρισμού είναι ένα πρόβλημα που πρέπει να εξετάσουμε. Ο καθαρισμός με λέιζερ χαρακτηρίζεται από μη λειαντικά, μη επαφή, μη θερμικά αποτελέσματα και αντικείμενα που είναι κατάλληλα για διάφορα υλικά και θεωρείται η πιο αξιόπιστη και αποτελεσματική λύση. Ταυτόχρονα, ο καθαρισμός με λέιζερ μπορεί να λύσει προβλήματα που δεν μπορούν να λυθούν με παραδοσιακές μεθόδους καθαρισμού. Για παράδειγμα, όταν η επιφάνεια του κατεργαζόμενου τεμαχίου έχει υπομονάδες μικρού μεγέθους μολυσματικά σωματίδια, αυτά τα σωματίδια τείνουν να κολλούν σφιχτά και οι συμβατικές μέθοδοι καθαρισμού δεν μπορούν να αφαιρεθούν. Ο καθαρισμός με νανο-λέιζερ στην επιφάνεια του αντικειμένου είναι πολύ αποτελεσματικός. Επιπλέον, δεδομένου ότι το λέιζερ χρησιμοποιείται για τον καθαρισμό του τεμαχίου χωρίς επαφή, είναι ασφαλές να καθαρίσετε το ακριβές τεμάχιο εργασίας ή τα λεπτά κομμάτια του και μπορεί να εξασφαλιστεί η ακρίβειά του. Ως εκ τούτου, ο καθαρισμός με λέιζερ έχει μοναδικά πλεονεκτήματα στον κλάδο των καθαρισμών.
Γιατί μπορεί να χρησιμοποιηθεί λέιζερ για καθαρισμό; Γιατί δεν είναι επιβλαβές για το αντικείμενο που καθαρίζεται; Κατανοήστε πρώτα τη φύση του λέιζερ. Με απλά λόγια, το λέιζερ δεν διαφέρει από το φως (ορατό και αόρατο φως) που συμβαίνει μαζί μας, αλλά το λέιζερ χρησιμοποιεί την συντονισμένη κοιλότητα για να συγκεντρώσει το φως στην ίδια κατεύθυνση και έχει απλούστερο μήκος κύματος, συντονισμό κλπ. η απόδοση είναι καλύτερη, οπότε θεωρητικά όλα τα μήκη κύματος του φωτός μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να σχηματίσουν το λέιζερ, αλλά στην πραγματικότητα περιορίζονται από τα λίγα μέσα που μπορεί να διεγείρονται, έτσι οι πηγές λέιζερ που μπορούν να παράγουν σταθερές και κατάλληλες για βιομηχανική παραγωγή είναι αρκετά περιορισμένες. Πιθανώς χρησιμοποιούνται ευρέως τα λέιζερ Nd: YAG, τα λέιζερ CO2 και τα λέιζερ excimer. Δεδομένου ότι τα λέιζερ Nd: YAG μπορούν να είναι πιο κατάλληλα για βιομηχανικές εφαρμογές μέσω μετάδοσης οπτικών ινών, χρησιμοποιούνται επίσης και για καθαρισμό με λέιζερ.
3. Τα πλεονεκτήματα του καθαρισμού της επιφάνειας λέιζερ
Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους καθαρισμού, όπως ο καθαρισμός με μηχανική τριβή, ο καθαρισμός με χημική διάβρωση, ο καθαρισμός με υγρό στερεό ισχυρό αντίκτυπο και ο υπερηχητικός καθαρισμός υψηλής συχνότητας, ο καθαρισμός με λέιζερ έχει προφανή πλεονεκτήματα.
3.1 Ο καθαρισμός με λέιζερ είναι μια "πράσινη" μέθοδος καθαρισμού. Δεν απαιτεί τη χρήση χημικών ουσιών ή υγρών καθαρισμού. Τα καθαρισμένα απόβλητα είναι βασικά στερεά σε σκόνη, μικρού μεγέθους, εύκολο στην αποθήκευση, ανακυκλώσιμα και μπορούν εύκολα να καθαριστούν με χημικό καθαρισμό. Προβλήματα ρύπανσης του περιβάλλοντος που προκαλούνται από 3.2. Οι παραδοσιακές μέθοδοι καθαρισμού είναι συχνά καθαρισμός επαφών. Υπάρχει μηχανική δύναμη στην επιφάνεια του αντικειμένου καθαρισμού. Η επιφάνεια του κατεστραμμένου αντικειμένου ή του μέσου καθαρισμού προσκολλάται στην επιφάνεια του προς καθαρισμό αντικειμένου και δεν μπορεί να αφαιρεθεί. Υποβρωτική, μη λειαντική και χωρίς επαφή καθαρισμό με λέιζερ για την επίλυση αυτών των προβλημάτων. 3.3 λέιζερ μπορεί να μεταδοθεί μέσω της οπτικής ίνας, και τα ρομπότ και τα ρομπότ για να διευκολύνουν, για να επιτευχθεί μακρινή λειτουργία, μπορεί να καθαρίσει η παραδοσιακή μέθοδος δεν είναι εύκολο να φτάσει στην περιοχή, Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ορισμένα επικίνδυνα μέρη για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια του προσωπικό; 3.4 Ο καθαρισμός με λέιζερ μπορεί να απομακρύνει διάφορους τύπους ρύπων στην επιφάνεια διαφόρων υλικών για να επιτευχθεί η καθαριότητα που δεν μπορεί να επιτύχει ο συμβατικός καθαρισμός. Επιπλέον, μπορεί επίσης να καθαρίζει επιλεκτικά τους ρύπους στην επιφάνεια του υλικού χωρίς να καταστρέφει την επιφάνεια του υλικού. 3.5 Ο καθαρισμός με λέιζερ έχει υψηλή απόδοση και εξοικονομεί χρόνο. 3.6 Παρόλο που το σύστημα καθαρισμού με λέιζερ είναι υψηλότερο στην προηγούμενη επένδυση ενός χρόνου, καθαρίζεται. Το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σταθερά για μεγάλο χρονικό διάστημα και το κόστος λειτουργίας είναι χαμηλό. Πάρτε το LASERLASTE της Quantel ως παράδειγμα, το λειτουργικό κόστος ανά ώρα είναι μόνο περίπου 1 ευρώ, και το πιο σημαντικό, μπορεί να αυτοματοποιηθεί εύκολα.
Η αρχή του καθαρισμού της επιφάνειας λέιζερ
Η διαδικασία παλμικής επεξεργασίας λέιζερ Nd: YAG βασίζεται στα χαρακτηριστικά των ελαφρών παλμών που παράγονται από το λέιζερ, με βάση την φωτοφυσική απόκριση που προκαλείται από την αλληλεπίδραση μεταξύ της δέσμης υψηλής έντασης, του λέιζερ μικρού παλμού και του στρώματος μόλυνσης. Η φυσική αρχή μπορεί να συνοψιστεί ως εξής:
α) Η δέσμη λέιζερ που εκπέμπεται από το λέιζερ απορροφάται από το στρώμα μόλυνσης στην προς επεξεργασία επιφάνεια. β) Η απορρόφηση μεγάλων ενεργειακών μορφών δημιουργεί ένα ταχέως αναπτυσσόμενο πλάσμα (υψηλά ιονισμένο ασταθές αέριο), δημιουργώντας κύματα κλονισμού. γ) Τα Shockwaves μολύνουν και αφαιρούν τους μολυντές. δ) Το πλάτος του φωτεινού παλμού πρέπει να είναι αρκετά μικρό ώστε να αποφεύγεται η συσσώρευση θερμότητας που μπορεί να προκαλέσει βλάβη στην επεξεργασμένη επιφάνεια. ε) Τα πειράματα δείχνουν ότι όταν υπάρχει ένα οξείδιο στην μεταλλική επιφάνεια, δημιουργείται πλάσμα επί της μεταλλικής επιφάνειας.
Το πλάσμα παράγεται μόνο όταν η ενεργειακή πυκνότητα είναι πάνω από το όριο, η οποία εξαρτάται από το στρώμα μολυσματικού ή το στρώμα οξειδίου που έχει αφαιρεθεί. Αυτό το φαινόμενο κατωφλίου είναι πολύ σημαντικό για τον αποτελεσματικό καθαρισμό του υλικού βάσης. Υπάρχει ένα δεύτερο όριο για την εμφάνιση του πλάσματος. Εάν η ενεργειακή πυκνότητα υπερβεί αυτό το όριο, το υλικό βάσης θα καταστραφεί. Για να εξασφαλιστεί αποτελεσματικός καθαρισμός του υλικού υποστρώματος, οι παράμετροι του λέιζερ πρέπει να ρυθμίζονται σύμφωνα με τις συνθήκες έτσι ώστε η ενεργειακή πυκνότητα του παλμού φωτός να είναι αυστηρά μεταξύ δύο ορίων.
Κάθε παλμός λέιζερ αφαιρεί ένα ορισμένο πάχος του στρώματος μόλυνσης. Αν το στρώμα μόλυνσης είναι παχύ, απαιτούνται πολλαπλοί παλμοί για καθαρισμό. Ο αριθμός των παλμών που απαιτούνται για τον καθαρισμό της επιφάνειας εξαρτάται από τον βαθμό μόλυνσης της επιφάνειας. Ένα σημαντικό αποτέλεσμα που παράγεται από τα δύο όρια είναι ο αυτοέλεγχος του καθαρισμού. Οι παλμοί φωτός με ενεργειακή πυκνότητα πάνω από ένα πρώτο κατώφλι θα αφαιρούν πάντα τους ρύπους μέχρι να φτάσει το υλικό του υποστρώματος. Ωστόσο, επειδή η ενεργειακή πυκνότητα είναι χαμηλότερη από το όριο βλάβης του υλικού βάσης, η βάση δεν είναι κατεστραμμένη.
5. Πρακτική εφαρμογή καθαρισμού με λέιζερ
Ο καθαρισμός με λέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο για καθαρισμό οργανικών ρύπων αλλά και για καθαρισμό ανόργανων υλικών, όπως διάβρωση μετάλλων, σωματίδια μετάλλων και σκόνη. Τα παρακάτω περιγράφουν κάποιες πρακτικές εφαρμογές. Αυτές οι τεχνολογίες ήταν πολύ ώριμες και έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως.
5.1 καθαρισμός μούχλας:
Κάθε χρόνο, οι κατασκευαστές ελαστικών στον κόσμο κατασκευάζουν εκατοντάδες εκατομμύρια ελαστικών και τα καλούπια ελαστικών στη διαδικασία παραγωγής πρέπει να καθαρίζονται γρήγορα και αξιόπιστα για εξοικονόμηση χρόνου εκτός λειτουργίας. Οι συμβατικές μέθοδοι καθαρισμού περιλαμβάνουν καθαρισμό με αμμοβολή, υπερήχους ή διοξείδιο του άνθρακα, αλλά αυτές οι μέθοδοι συνήθως πρέπει να ψύχονται σε ένα ζεστό καλούπι για αρκετές ώρες, στη συνέχεια μεταφέρονται στον καθαριστικό εξοπλισμό για καθαρισμό, καθαρισμό απαιτεί μεγάλο χρονικό διάστημα και εύκολο να καταστρέψει την ακρίβεια το καλούπι Οι χημικοί διαλύτες και ο θόρυβος μπορούν επίσης να προκαλέσουν προβλήματα όπως η ασφάλεια και η προστασία του περιβάλλοντος. Η χρήση των μεθόδων καθαρισμού λέιζερ, επειδή το λέιζερ μπορεί να μεταδοθεί χρησιμοποιώντας οπτικές ίνες, έτσι είναι πολύ ευέλικτο κατά τη χρήση? επειδή η μέθοδος καθαρισμού με λέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνδεση της οπτικής ίνας με την τυφλή γωνία της μήτρας ή για τον δύσκολο καθαρισμό των προς καθαρισμό τμημάτων, τόσο εύκολη στη χρήση. λόγω καουτσούκ και χωρίς αεριοποίηση, δεν θα παράγεται τοξικό αέριο, το οποίο θα επηρεάσει την ασφάλεια του περιβάλλοντος εργασίας. Η τεχνολογία των καλούπων ελαστικών καθαρισμού με λέιζερ υιοθετήθηκε ευρέως στη βιομηχανία ελαστικών στην Ευρώπη και την Αμερική. Αν και το αρχικό κόστος επένδυσης είναι υψηλό, τα οφέλη που αποκομίζονται από την εξοικονόμηση χρόνου αναμονής, αποφεύγοντας τις ζημιές από τη μούχλα, την ασφάλεια εργασίας και την εξοικονόμηση πρώτων υλών μπορούν να ανακτηθούν γρήγορα. Σύμφωνα με το σύστημα καθαρισμού λέιζερ LASERLASTE της Quantel Corporation, η δοκιμή καθαρισμού που διενεργήθηκε στη γραμμή παραγωγής της Shanghai Shuangqin Trucking Tire Co., Ltd. έδειξε ότι το καλούπι ενός ελαστικού φορτηγού μεγάλου μεγέθους μπορεί να καθαριστεί σε απευθείας σύνδεση σε μόλις 2 ώρες. Σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους καθαρισμού, τα οικονομικά οφέλη είναι προφανή.
Το στρώμα αντι-συγκολλητικής ελαστικής μεμβράνης στα καλούπια της βιομηχανίας τροφίμων πρέπει να αντικατασταθεί τακτικά για να εξασφαλιστεί η υγιεινή. Η χρήση του καθαρισμού με λέιζερ χωρίς χημικά είναι επίσης ιδιαίτερα κατάλληλη για αυτή την εφαρμογή.
5.2 Εξοπλισμός όπλων Καθαρισμός:
Η τεχνολογία καθαρισμού λέιζερ χρησιμοποιείται ευρέως στη συντήρηση όπλων. Η χρήση του συστήματος καθαρισμού με λέιζερ μπορεί να απομακρύνει τη σκουριά και τους ρύπους αποτελεσματικά και γρήγορα και μπορεί να επιλέξει χώρους καθαρισμού για να επιτύχει αυτόματο καθαρισμό. Η χρήση του καθαρισμού με λέιζερ δεν έχει μόνο υψηλότερο βαθμό καθαριότητας από τη διαδικασία χημικού καθαρισμού, αλλά έχει επίσης μικρή ζημιά στην επιφάνεια του αντικειμένου. Το LASERLASTE της Quantel μπορεί επίσης να σχηματίσει μια πυκνή προστατευτική μεμβράνη οξειδίου ή στρώμα τετηγμένου μετάλλου στην επιφάνεια των μεταλλικών αντικειμένων θέτοντας διαφορετικές παραμέτρους για τη βελτίωση της αντοχής στην επιφάνεια και της αντοχής στη διάβρωση. Τα αποβληθέντα από λέιζερ απόβλητα δεν μολύνουν ουσιαστικά το περιβάλλον και μπορούν επίσης να λειτουργούν εξ αποστάσεως, μειώνοντας αποτελεσματικά τη ζημία για τους χειριστές.
5.3 Αφαίρεση χρώματος αεροσκάφους:
Το ευρωπαϊκό σύστημα καθαρισμού με λέιζερ χρησιμοποιείται από καιρό στον κλάδο της αεροπορίας. Η επιφάνεια του αεροσκάφους θα επισκευαστεί μετά από ορισμένο χρονικό διάστημα, αλλά το αρχικό χρώμα πρέπει να αφαιρεθεί εντελώς πριν το βάψιμο. Η παραδοσιακή μέθοδος μηχανικής αφαίρεσης της βαφής είναι πιθανό να προκαλέσει βλάβη στη μεταλλική επιφάνεια του αεροσκάφους, προκαλώντας κρυμμένους κινδύνους για ασφαλή πτήση. Εάν χρησιμοποιούνται πολλαπλά συστήματα καθαρισμού με λέιζερ, το χρώμα στην επιφάνεια ενός αεροσκάφους A320 μπορεί να αφαιρεθεί εντελώς μέσα σε δύο ημέρες χωρίς να καταστραφεί η μεταλλική επιφάνεια.
5.4 Καθαρισμός εξωτερικών τοίχων κτιρίων:
Με την ταχεία ανάπτυξη της οικονομίας της Κίνας, έχουν δημιουργηθεί όλο και περισσότεροι ουρανοξύστες και το πρόβλημα του καθαρισμού των εξωτερικών τοίχων των κτιρίων έχει αποκτήσει διαρκώς μεγαλύτερη σημασία. Το σύστημα καθαρισμού λέιζερ LASERLASTE παρέχει καλό καθαρισμό εξωτερικών τοίχων κτιρίων μέσω οπτικών ινών μήκους έως 70 μέτρων. Η λύση είναι ότι μπορεί να καθαρίσει αποτελεσματικά πολλούς ρύπους σε διάφορα είδη πέτρας, μέταλλο και γυαλί και είναι πολύ πιο αποδοτικός από τον συμβατικό καθαρισμό. Μπορεί επίσης να αφαιρέσει σκούρα σημεία και λεκέδες σε διάφορους τύπους πέτρας στα κτίρια. Σύστημα καθαρισμού laser LASERLASTE Τα πειράματα καθαρισμού σε κτίρια και μνημεία πέτρας στο Ναό Shaolin στο Songshan Mountain δείχνουν ότι η χρήση του καθαρισμού με λέιζερ είναι πολύ αποτελεσματική για την προστασία της εμφάνισης των αρχαίων κτιρίων.
5.5 Καθαρισμός στην ηλεκτρονική βιομηχανία
Η βιομηχανία ηλεκτρονικών χρησιμοποιεί λέιζερ για την απομάκρυνση των οξειδίων: Η βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών χρειάζεται απολύμανση υψηλής ακρίβειας, η οποία είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για αποξείδωση λέιζερ. Πριν συγκολληθεί η σανίδα, οι ακροδέκτες των εξαρτημάτων πρέπει να αποξωθούν πλήρως για να εξασφαλιστεί η βέλτιστη ηλεκτρική επαφή. Οι ακίδες δεν πρέπει να υποστούν βλάβη κατά τη διαδικασία απολύμανσης. Ο καθαρισμός με λέιζερ μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις χρήσης και η απόδοση είναι πολύ υψηλή. Για μία ακίδα απαιτείται μόνο μία δέσμη λέιζερ.
5.6 Καθαρισμός De-Ester ακριβείας στην βιομηχανία μηχανημάτων ακριβείας:
Η βιομηχανία μηχανημάτων ακριβείας συχνά χρειάζεται να απομακρύνει τους εστέρες και τα πετρελαιοειδή που χρησιμοποιούνται για τη λίπανση και την αντιδιαβρωτική προστασία στα μέρη, συνήθως με χημικές μεθόδους, ενώ ο χημικός καθαρισμός έχει ακόμη υπολείμματα. Η αποεστεροποίηση λέιζερ μπορεί να απομακρύνει εντελώς τους εστέρες και το ορυκτέλαιο χωρίς να καταστρέψει την επιφάνεια των εξαρτημάτων. Η απομάκρυνση των μολυσματικών ουσιών επιτυγχάνεται με κύματα κρούσεων. Η εκρηκτική εξάτμιση των λεπτών στρώσεων οξειδίου στην επιφάνεια του μέρους δημιουργεί κύματα κρούσεων που προκαλούν την απομάκρυνση της βρωμιάς και όχι της μηχανικής αλληλεπίδρασης. Το υλικό είναι πλήρως αποεστεροποιημένο για χρήση στον καθαρισμό των εξαρτημάτων βιομηχανικών μηχανημάτων αεροδιαστημικής. Η αφαίρεση εστέρα ελαίου στη μηχανική κατεργασία των μηχανικών εξαρτημάτων μπορεί επίσης να καθαριστεί με λέιζερ.
5.7 Καθαρισμός σωλήνων αντιδραστήρα αντιδραστήρα:
Το σύστημα καθαρισμού με λέιζερ χρησιμοποιείται επίσης για τον καθαρισμό αγωγών σε αντιδραστήρες πυρηνικών σταθμών. Χρησιμοποιεί οπτικές ίνες για την εισαγωγή μιας δέσμης λέιζερ υψηλής ισχύος στον αντιδραστήρα και αφαιρεί άμεσα τη ραδιενεργή σκόνη. Το καθαρισμένο υλικό καθαρίζεται εύκολα. Και επειδή πρόκειται για επιχείρηση μεγάλων αποστάσεων, μπορεί να διασφαλιστεί η ασφάλεια του προσωπικού.
Συνοπτικά, ο καθαρισμός με λέιζερ διαδραματίζει σημαντικό ρόλο σε πολλούς τομείς, όπως η κατασκευή αυτοκινήτων, ο καθαρισμός πλακών ημιαγωγών, η επεξεργασία και κατασκευή εξαρτημάτων ακριβείας, ο καθαρισμός του στρατιωτικού εξοπλισμού, ο καθαρισμός των εξωτερικών τοίχων των κτιρίων, η προστασία πολιτιστικών κειμηλίων, ο καθαρισμός των κυκλωμάτων και τα μέρη ακριβείας. Η επεξεργασία, η κατασκευή, ο καθαρισμός των υγρών κρυστάλλων, τα υπολείμματα τσίχλας και άλλες περιοχές μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο.
