Ανάπτυξη και αρχή του καθαρισμού λέιζερ
Οι παραδοσιακές βιομηχανικές μέθοδοι καθαρισμού περιλαμβάνουν κυρίως το υψηλό νερό, χημικό αντιδραστήριο, υπερηχητική και μηχανική λείανση, αλλά αυτές οι μέθοδοι καθαρισμού έχουν τα προβλήματα το υπόστρωμα, το φτωχό εργασιακό περιβάλλον, τη ρύπανση, τον ελλιπή καθαρισμό σε μερικές θέσεις και το υψηλό κόστος καθαρισμού. Με την επιδείνωση της περιβαλλοντικής ρύπανσης, οι μελετητές σε όλο τον κόσμο αναπτύσσουν ενεργά τις νέες τεχνολογίες καθαρισμού με τη διατήρηση της ενέργειας, την προστασία του περιβάλλοντος και την υψηλή αποδοτικότητα. Επειδή η τεχνολογία καθαρισμού λέιζερ έχει πολλά πλεονεκτήματα, όπως η χαμηλή ζημία των υλικών μητρών, υψηλή ακρίβεια καθαρισμού, με μηδενικές εκπομπές και καμία ρύπανση, αυτό δεν εκτιμείται βαθμιαία και ευνοείται από τον ακαδημαϊκό κόσμο και τη βιομηχανία. Υπάρχει καμιά αμφιβολία ότι η εφαρμογή της τεχνολογίας καθαρισμού λέιζερ στον καθαρισμό ρύπου της επιφάνειας μετάλλων έχει μια πολύ ευρεία προοπτική.
Ιστορία ανάπτυξης και παρούσα κατάσταση της τεχνολογίας καθαρισμού λέιζερ
Στη δεκαετία του '60, ο διάσημος φυσικός Schawlow πρότεινε αρχικά την έννοια του καθαρισμού λέιζερ, και εφάρμοσε έπειτα την τεχνολογία στην επισκευή και τη συντήρηση των αρχαίων βιβλίων. Η σειρά απολύμανσης του ξένου καθαρισμού λέιζερ είναι πολύ ευρεία, από το παχύ στρώμα σκουριάς στα λεπτά μόρια στην επιφάνεια αντικειμένου, συμπεριλαμβανομένου του καθαρισμού των πολιτιστικών λειψάνων και των έργων της τέχνης, της αφαίρεσης του λαστιχένιου ρύπου στην επιφάνεια της φόρμας ροδών, της αφαίρεσης των ρύπων πετρελαίου σιλικόνης στην επιφάνεια της χρυσής ταινίας και του μεγάλης ακρίβειας καθαρισμού της βιομηχανίας μικροηλεκτρονικής. Στην Κίνα, η τεχνολογία καθαρισμού λέιζερ άρχισε πραγματικά το 2004. Η Κίνα άρχισε να επενδύει πολλούς ανθρώπινους και υλικούς πόρους για να ενισχύσει την έρευνα για την τεχνολογία καθαρισμού λέιζερ. Σε πρόσφατα δέκα έτη, με την ανάπτυξη των προηγμένων λέιζερ, από τα ανεπαρκή και ογκώδη λέιζερ διοξειδίου του άνθρακα στα ελαφριά και συμπαγή λέιζερ ινών Από το συνεχές λέιζερ παραγωγής στο λέιζερ νανοδευτερολέπτου, picosecond και femtosecond απότομα σφυγμού Από παραγωγή ορατού φωτός στο μακροχρόνιο υπέρυθρο φως κυμάτων και τη σύντομη παραγωγή υπεριώδους φωτός κυμάτων… Τα λέιζερ έχουν κάνει ένα πήδημα στην ενεργειακή παραγωγή, τη σειρά μήκους κύματος, την ποιότητα λέιζερ και την αποτελεσματικότητα ενεργειακής μετατροπής. Η ανάπτυξη του λέιζερ προωθεί φυσικά τη γρήγορη ανάπτυξη της τεχνολογίας καθαρισμού λέιζερ. Η τεχνολογία καθαρισμού λέιζερ έχει επιτύχει τα καρποφόρα αποτελέσματα στη θεωρία και την εφαρμογή.
Αρχή της τεχνολογίας καθαρισμού λέιζερ
Η διαδικασία του παλόμενου καθαρισμού λέιζερ εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του οπτικού σφυγμού που παράγεται από το λέιζερ, και είναι βασισμένη στη photophysical αντίδραση που προκαλείται από την αλληλεπίδραση μεταξύ της μεγάλης έντασης ακτίνας, του σύντομου λέιζερ σφυγμού και του στρώματος ρύπανσης. Η φυσική αρχή της μπορεί να συνοψιστεί ως εξής:
α) η ακτίνα που εκπέμπεται από το λέιζερ απορροφάται από το στρώμα ρύπανσης στην επιφάνεια που αντιμετωπίζεται
β) η απορρόφηση της μεγάλης ενέργειας διαμορφώνει το γρήγορα επεκτειμένος πλάσμα (ιδιαίτερα ιονισμένο ασταθές αέριο) και παράγει τα κρουστικά κύματα
γ) το κρουστικό κύμα μετατρέπει τους ρύπους σε τεμάχια και αφαιρείται
δ) το πλάτος ελαφριού σφυγμού πρέπει να είναι αρκετά σύντομο να αποφύγει τη συσσώρευση θερμότητας που καταστρέφει την αντιμετωπισμένη επιφάνεια
ε) τα πειράματα δείχνουν ότι όταν υπάρχουν οξείδια στην επιφάνεια μετάλλων, το πλάσμα εμφανίζεται στην επιφάνεια μετάλλων.
Το πλάσμα παράγεται μόνο όταν η ενεργειακή πυκνότητα είναι υψηλότερη από το κατώτατο όριο, το οποίο εξαρτάται από το μολυσμένο στρώμα ή το στρώμα οξειδίων αφαιρούμενο. Αυτή η επίδραση κατώτατων ορίων είναι πολύ σημαντική για τον αποτελεσματικό καθαρισμό εξασφαλίζοντας την ασφάλεια του υλικού υποστρωμάτων. Υπάρχει μια δεύτερη μεγάλη μονάδα για την εμφάνιση του πλάσματος. Εάν η ενεργειακή πυκνότητα υπερβεί αυτό το κατώτατο όριο, το υλικό βάσεων θα καταστραφεί. Προκειμένου να καθαριστεί αποτελεσματικά το υλικό υποστρωμάτων στην προϋπόθεση της εξασφάλισης της ασφάλειας του υλικού υποστρωμάτων, οι παράμετροι λέιζερ πρέπει να ρυθμιστούν σύμφωνα με την κατάσταση, έτσι ώστε η ενεργειακή πυκνότητα του οπτικού σφυγμού είναι αυστηρά μεταξύ των δύο κατώτατων ορίων.
Πλεονεκτήματα του καθαρισμού λέιζερ
Έναντι των παραδοσιακών μεθόδων καθαρισμού όπως ο μηχανικός καθαρισμός τριβής, ο χημικός καθαρισμός διάβρωσης, ο υγρός στερεός ισχυρός καθαρισμός αντίκτυπου και ο υψηλής συχνότητας υπερηχητικός καθαρισμός, ο καθαρισμός λέιζερ έχει πέντε προφανή πλεονεκτήματα:
- Πλεονεκτήματα προστασίας του περιβάλλοντος: ο καθαρισμός λέιζερ είναι μια «πράσινη» μέθοδος καθαρισμού. Δεν πρέπει να χρησιμοποιήσει οποιαδήποτε λύση χημικών παραγόντων και καθαρισμού. Τα καθαρισμένα απόβλητα είναι βασικά στερεά σκόνη, μικρός όγκος, εύκολος να αποθηκεύσει, ανακυκλώσιμος, καμία φωτοχημική αντίδραση και καμία ρύπανση.
- Πλεονέκτημα επίδρασης: η παραδοσιακή μέθοδος καθαρισμού είναι συχνά καθαρισμός επαφών, που έχει τη μηχανική δύναμη στην επιφάνεια του καθαρισμένου αντικειμένου, βλάπτει την επιφάνεια του αντικειμένου ή το καθαρίζοντας μέσο είναι συνδεμένο με την επιφάνεια του καθαρισμένου αντικειμένου, το οποίο δεν μπορεί να αφαιρεθεί και παράγει τη δευτεροβάθμια ρύπανση. Η μη-λείανση, η μη-επαφή και η μη-θερμική επίδραση του καθαρισμού λέιζερ δεν θα βλάψουν το υπόστρωμα, έτσι ώστε αυτά τα προβλήματα μπορούν να λυθούν.
- Πλεονέκτημα ελέγχου: το λέιζερ μπορεί να διαβιβαστεί μέσω της οπτικής ίνας και να συνεργαστεί με το χειριστή και το ρομπότ για να πραγματοποιήσει τη μακρινή λειτουργία βολικά. Μπορεί να καθαρίσει τα μέρη που δεν είναι εύκολο να φθαθούν με τις παραδοσιακές μεθόδους, οι οποίες μπορούν να εξασφαλίσουν ασφάλεια προσωπικού σε μερικές επικίνδυνες θέσεις.
- Πλεονέκτημα ευκολίας: ο καθαρισμός λέιζερ μπορεί να αφαιρέσει τους διάφορους τύπους ρύπων στην επιφάνεια των διάφορων υλικών και να επιτύχει την καθαρότητα που ο συμβατικός καθαρισμός δεν μπορεί να επιτύχει. Μπορεί επίσης επιλεκτικά να καθαρίσει τους ρύπους στην υλική επιφάνεια χωρίς καταστροφή της υλικής επιφάνειας.
- Πλεονέκτημα δαπανών: ο καθαρισμός λέιζερ είναι γρήγορος, αποδοτικός και κερδίζει χρόνο Σε αυτό το στάδιο, αν και η one-time επένδυση στην αγορά του καθαρίζοντας συστήματος λέιζερ είναι υψηλή στο πρώτο στάδιο, το καθαρίζοντας σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σταθερά για πολύ καιρό και έχει το χαμηλό κόστος λειτουργίας. Το πιο σημαντικό, μπορεί εύκολα να πραγματοποιήσει την αυτόματη λειτουργία. Μπορεί να προβλεφθεί ότι το κόστος του καθαρίζοντας συστήματος λέιζερ θα μειωθεί πολύ στο μέλλον, ώστε να μειωθεί περαιτέρω το κόστος της χρησιμοποιώντας τεχνολογίας καθαρισμού λέιζερ.
Οι μέθοδοι καθαρισμού λέιζερ μπορούν να διαιρεθούν σε ακόλουθες τρεις κατηγορίες:
1. Στεγνός καθαρισμός λέιζερ
Η ακτινοβολία λέιζερ χρησιμοποιείται για την άμεση απολύμανση. Αφότου απορροφάται το λέιζερ από τα αντικείμενα ή τα μόρια ρύπου, θα παραγάγει τη δόνηση, ώστε να χωριστούν η μήτρα και οι ρύποι. Υπάρχουν δύο κύριοι τρόποι να αφαιρεθούν τα μόρια ρύπου στο στεγνό καθαρισμό λέιζερ: κάποια είναι η στιγμιαία θερμική επέκταση της επιφάνειας υποστρωμάτων, με συνέπεια τη δόνηση, έτσι ώστε τα μόρια που προσροφώνται στην επιφάνεια μπορούν να αφαιρεθούν. Άλλος είναι ότι τα μόρια αφήνουν την επιφάνεια υποστρωμάτων λόγω της θερμικής επέκτασης των μορίων οι ίδιοι.
2. Υγρός καθαρισμός λέιζερ
Ο υγρός καθαρισμός λέιζερ πρόκειται να καλύψει ομοιόμορφα ένα στρώμα της υγρής μέσης ταινίας στην επιφάνεια του υποστρώματος που καθαρίζεται, και να αφαιρέσει έπειτα τους λεκέδες με την ακτινοβολία λέιζερ. Σύμφωνα με την απορρόφηση του λέιζερ από τη διηλεκτρικά ταινία και το υπόστρωμα, ο υγρός καθαρισμός μπορεί να διαιρεθεί σε ισχυρή απορρόφηση υποστρωμάτων, ισχυρή διηλεκτρική απορρόφηση ταινιών και κοινή απορρόφηση του διηλεκτρικού υποστρώματος ταινιών. Κατά τη διάρκεια της ισχυρής απορρόφησης μητρών, αφότου απορροφά η μήτρα την ενέργεια λέιζερ, η θερμότητα μεταφέρεται στην υγρή μέση ταινία, το υγρό στρώμα στη διεπαφή μεταξύ της μήτρας και του υγρού είναι υπερθερμαμένο και βράζοντας, και το υγρό στρώμα και οι λεκέδες αφαιρούνται από κοινού.
3. Λέιζερ + καθαρισμός αδρανούς αερίου
Συγχρόνως της ακτινοβολίας λέιζερ, το αδρανές αέριο φυσιέται στην επιφάνεια κομματιών προς κατεργασία. Όταν οι ρύποι γδύνονται από την επιφάνεια, φυσιούνται μακριά μακρυά από την επιφάνεια από το αέριο για να αποφύγουν τη ρύπανση και την οξείδωση της καθαρής επιφάνειας.
Τομείς εφαρμογής του καθαρισμού λέιζερ
Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας καθαρισμού λέιζερ, η τεχνολογία καθαρισμού λέιζερ έχει διαδοθεί σε πολλές βιομηχανίες στη βιομηχανική εφαρμογή, όπως φαίνεται κατωτέρω:
- Μικροηλεκτρονικός τομέας: τμήματα ημιαγωγών, μικροηλεκτρονικές συσκευές, πρότυπα μνήμης, κ.λπ.
- Τομέας της προστασίας του πολιτιστικού λειψάνου: οι γλυπτικές πετρών, επιχαλκώνουν, γυαλί, ελαιογραφίες και τοιχογραφίες
- Λειαντικό που καθαρίζει: λαστιχένια φόρμα, σύνθετη φόρμα, φόρμα μετάλλων, κ.λπ.
- Επεξεργασία επιφάνειας: υδρόφιλη επεξεργασία, τραχύτητα επιφάνειας, επεξεργασία συγκόλλησης πριν και μετά από τη συγκόλληση, κ.λπ.
- Αφαίρεση χρωμάτων και σκουριάς: αεροσκάφη, σκάφη, όπλα και εξοπλισμός, γέφυρες, δοχεία πίεσης μετάλλων, σωληνώσεις μετάλλων, κ.λπ. Μέρη αεροσκαφών, ηλεκτρικά μέρη προϊόντων, κ.λπ.
- Άλλος: Αστικά γκράφιτι, τυπώνοντας κύλινδρος, εξωτερικοί τοίχος οικοδόμησης, πυρηνική βιομηχανία, κ.λπ.
Ο καθαρισμός λέιζερ θα γίνει η γενική τάση της ανάπτυξης αγοράς καθαρισμού. Αν και αυτή τη στιγμή, ο καθαρισμός λέιζερ δεν μπορεί να αντικαταστήσει εντελώς την παραδοσιακή τεχνολογία καθαρισμού, με την πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας και τη βελτίωση των απαιτήσεων προστασίας του περιβάλλοντος, ο καθαρισμός λέιζερ θα γίνει η γενική τάση της ανάπτυξης της παγκόσμιας αγοράς καθαρισμού. Με την ανάπτυξη των νέων καθαρίζοντας συστημάτων και του εξοπλισμού λέιζερ και τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας καθαρισμού, η βελτίωση της αποδοτικότητας καθαρισμού, που μειώνει το κόστος καθαρισμού, μείωση της ζημίας της επιφάνειας που καθαρίζεται, και πραγματοποίηση της πράσινης, αποδοτικής και αυτόματης διαδικασίας καθαρισμού της επιφάνειας μετάλλων πρέπει να είναι η ζήτηση της μελλοντικής αγοράς. Η Co. εξοπλισμού Herolaser Shenzhen, ΕΠΕ είναι μια επιχείρηση που συμμετέχεται στην Ε&Α, την παραγωγή και τις πωλήσεις των καθαρίζοντας μηχανών λέιζερ. Αυτή τη στιγμή, οι καθαρίζοντας μηχανές λέιζερ σφυγμού 100W-2000W που προωθούνται από Herolaser στον τομέα του καθαρισμού λέιζερ έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στους τομείς της επεξεργασίας επιφάνειας, του καθαρισμού φορμών, της αφαίρεσης χρωμάτων και σκουριάς και άλλων κατασκευής υλικού, αυτοκινήτου και διέλευσης ραγών.