Laserrengöring

Förstå principerna och tillämpningarna av laserrengöringsteknik

Förstå principerna och tillämpningarna av laserrengöringsteknik | Laserkina

Upptäck den revolutionerande världen av laserrengöringsteknik med denna omfattande guide. Lär dig om principerna, typerna och olika tillämpningar av denna högprecisionsrengöringsmetod som förändrar branschen.

Introduktion till Laserrengöring Teknologi

Tillkomsten av laserrengöringsteknik representerar ett revolutionerande steg inom området för rengöringsmetoder. Denna innovativa teknik utnyttjar lasrarnas höga energitäthet, precision och effektiva konduktivitet, och erbjuder klara fördelar jämfört med traditionella rengöringsmetoder när det gäller effektivitet, precision och förmågan att rengöra specifika platser. En av dess viktigaste fördelar är undvikandet av miljöföroreningar som vanligtvis förknippas med kemiska rengöringsmetoder, samtidigt som det inte orsakar några skador på underlaget.

Principen för laserrengöring

Förstå principerna och tillämpningarna av laserrengöringsteknik | Laserkina

Laserrengöring innebär att material avlägsnas från fasta (eller ibland flytande) ytor genom att de utsätts för en laserstråle. Vid låga laserfluenser värmer den absorberade laserenergin och förångar eller sublimerar materialet. Vid höga fluenser förvandlas materialet ofta till plasma. Vanligtvis hänvisar laserrengöring till pulsade laserapplikationer för materialavlägsnande, men med tillräcklig intensitet kan kontinuerliga laserstrålar också ablatera material. Excimerlasrar som arbetar i djupt ultraviolett ljus används främst för fotoablation, med våglängder runt 200nm. Djupet av laserenergiabsorption och mängden material som tas bort av en enda laserpuls beror på materialets optiska egenskaper, såväl som laserns våglängd och pulslängd. Den totala massan som ableras av varje puls, vanligen kallad ablationshastigheten, påverkas avsevärt av laseregenskaper som strålens avsökningshastighet och avsökningslinjeöverlappning.

Typer av laserrengöringsteknik

  • Torr laserrengöring: Denna metod involverar direkt pulsad laserbestrålning på arbetsstycket, vilket gör att substratet eller ytföroreningarna absorberar energi och ökar i temperatur, vilket resulterar i termisk expansion eller substratvibrationer, vilket leder till att de separeras. Detta kan ske på två sätt: antingen expanderar ytföroreningarna vid laserabsorption eller så vibrerar substratet på grund av laserinducerad värme.
  • Våt laserrengöring: Före pulsad laserbestrålning appliceras en flytande film på arbetsstyckets yta. Den snabba temperaturökningen av vätskefilmen under laserns påverkan gör att den förångas, vilket skapar en stötvåg som påverkar föroreningspartiklarna och avlägsnar dem från substratet. Denna metod kräver att substratet och vätskefilmen inte reagerar, vilket begränsar utbudet av tillämpliga material.
  • Laserinducerad plasmachockvågsrengöring: En sfärisk plasmachockvåg genereras när laserstrålen joniserar luften under bestrålning. Stötvågen påverkar ytan på arbetsstycket som ska rengöras och frigör energi som tar bort föroreningar utan att påverka substratet. Denna teknik kan rengöra partikelformiga föroreningar ner till tiotals nanometer i diameter och är inte begränsad av laservåglängd.

De fysikaliska principerna för plasmarengöring kan sammanfattas enligt följande:

  1.  Laserstrålen som sänds ut av lasern absorberas av föroreningsskiktet på ytan som ska behandlas.
  2.  Den höga energiabsorptionen skapar snabbt expanderande plasma (en starkt joniserad, instabil gas), som genererar en stötvåg.
  3.  Stötvågen fragmenterar föroreningarna, som sedan kastas ut.
  4.  Ljusets pulsbredd måste vara tillräckligt kort för att undvika termisk ackumulering som kan skada den behandlade ytan.
    e) Experiment visar att när det finns oxider på en metallyta, bildas plasma vid metallgränsytan.

Plasma genereras endast när energitätheten överstiger ett tröskelvärde, vilket beror på att föroreningen eller oxidskiktet tas bort. Denna tröskeleffekt är väsentlig för effektiv rengöring samtidigt som substratmaterialets säkerhet säkerställs. En andra tröskel existerar för plasmabildning; överskridande kan skada substratet. För att säkerställa effektiv rengöring utan att skada substratet måste laserparametrarna justeras så att pulsenergitätheten ligger strikt mellan de två tröskelvärdena.

Inledningsvis utvecklades dessa tre typer av laserrengöringstekniker för att rengöra mikroskopiska partiklar från halvledarskivor, och utvecklades tillsammans med framsteg inom halvledarteknik. Men laserrengöring har sedan dess tillämpats inom andra områden, såsom rengöring av däckformar, borttagning av färg från flygplansskinn och restaurering av ytor på kulturlämningar.

Tillämpningar av laserrengöringsteknik

Förstå principerna och tillämpningarna av laserrengöringsteknik | Laserkina

Halvledarfält

Rengöring av halvledarskivor och optiska substrat involverar liknande processer: formning av råmaterial genom skärning, slipning och andra metoder. Under dessa processer införs partikelformiga föroreningar, som är svåra att avlägsna och utgör en allvarlig risk för återkontaminering. Föroreningar på ytan av halvledarskivor kan påverka kvaliteten på kretskortsutskrifter och förkorta livslängden för halvledarchips. Föroreningar på optiska substrat kan påverka kvaliteten på optiska enheter och beläggningar, vilket kan leda till ojämn energifördelning och minskad livslängd.

Eftersom torr laserrengöring lätt kan orsaka skada på substratet är dess användning vid rengöring av halvledarskivor och optiska substrat begränsad. Våt laserrengöring och laserinducerad plasmachockvågsrengöring har använts mer framgångsrikt inom detta område.

Metallmaterialfält

Rengöring av ytor av metallmaterial involverar föroreningar i det makroskopiska området, till skillnad från de mikroskopiska som finns på halvledarskivor och optiska substrat. Föroreningar på metallytor inkluderar vanligtvis oxidskikt (rost), färgskikt, beläggningar och andra vidhäftningar, som kan vara organiska (färg, beläggningar) eller oorganiska (rost).

Rengöring av metallytföroreningar tjänar främst till att förbereda för efterföljande bearbetning eller användning. Till exempel, innan du svetsar delar av titanlegering, är det nödvändigt att ta bort ett oxidlager som är cirka 10 μm tjockt, eller vid översyn av ett flygplan, ta bort det ursprungliga färglagret från huden för ommålning. Regelbunden rengöring av gummidäcksformar för att avlägsna vidhäftade gummipartiklar är också viktigt för att bibehålla ytans renhet, vilket säkerställer kvaliteten på de producerade däcken och formarnas livslängd. Eftersom skadetröskeln för metallmaterial är högre än laserrengöringströskeln för deras ytföroreningar, kan valet av en laserrengöringsmaskin med lämplig effekt uppnå goda resultat, och detta har framgångsrikt tillämpats inom olika områden.

Laserrengöringsteknik är en avancerad teknik med breda forsknings- och tillämpningsmöjligheter inom avancerade områden som flyg, militär utrustning och elektronik. Dess applikationer expanderar tack vare dess effektivitet, miljövänlighet och effektiva rengöringsresultat. Tekniken har inte bara varit väletablerad för borttagning av färg och rostborttagning men har också rapporterats på senare år för rengöring av oxidskikten på metalltrådar. Utvidgningen av nuvarande applikationer och utforskning av nya områden lägger grunden för utvecklingen av laserrengöringsteknik. Utvecklingen och diversifieringen av ny laserrengöringsutrustning, inklusive maskiner som täcker flera applikationer och de som är designade för specifika ändamål, pågår. Framtida integration med industrirobotar för att uppnå helautomatisk laserrengöring är också en lovande riktning.

Trender inom utvecklingen av laserrengöringsteknik

  • Att stärka teoretisk forskning inom laserrengöring för att vägleda dess tillämpning. En genomgång av omfattande litteratur avslöjar att det inte finns något moget teoretiskt system som stöder laserrengöringsteknik, med den mesta forskningen experimentell. Att etablera ett teoretiskt system är grundläggande för den fortsatta mognaden av laserrengöringsteknik.
  • Utöka applikationer inom befintliga områden och utforska nya. Laserrengöringstekniken har mognat i applikationer som färgborttagning och rostborttagning, och nyare rapporter har lyft fram dess användning vid rengöring av oxidskikten på metalltrådar. Tillväxten av dess applikationer inom både befintliga områden och nya områden är grogrund för teknikens utveckling.
  • Utvecklingen av nya laserrengöringsmaskiner. Framtida utrustning kommer sannolikt att diversifieras, med vissa maskiner som täcker flera applikationer, till exempel en enda maskin som kan ta bort både färg och rost, och andra designade för specifika uppgifter, kanske kräver anpassade jiggar eller fiberoptik för rengöring av föroreningar i små utrymmen. Att samarbeta med industrirobotar för att uppnå helautomatisk laserrengöring är en annan het appliceringsriktning.

Slutsats

Laserrengöringsteknik, representerad av laserrengöringsmaskinen, är ett lysande exempel på modern innovation, och erbjuder en rad fördelar som traditionella rengöringsmetoder inte kan matcha. Med den pågående utvecklingen av ny laserrengöringsutrustning och expansionen av dess applikationer till nya sektorer ser framtiden för rengöringsprocesser ljus ut. Som LASERKINA ingenjörer fortsätter att vara pionjärer inom detta område, vi kan förvänta oss att se laserrengöring bli en stapelvara i högprecisionsindustrier, vilket sätter en ny standard för renlighet, effektivitet och miljöansvar.

KONTAKT FÖR LASERLÖSNINGAR

Med över två decennier av laserexpertis och ett omfattande produktsortiment som omfattar enskilda komponenter till kompletta maskiner, är din ultimata partner för att möta alla dina laserrelaterade krav.

relaterade inlägg

Kommentera uppropet

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är markerade *