Какви материали и повърхности могат да бъдат почиствани с лазерни почистващи машини?(6)

Избор на подходящ лазер и процесни параметри

Лазерното почистване е мощен инструмент, но само когато е точно настроено. Ефективността, производителността и безопасността на всеки процес на лазерно почистване зависят от правилния избор и балансиране на множество лазерни и сканиращи параметри. Тези променливи директно контролират колко енергия достига повърхността, как тази енергия се доставя и колко добре системата разграничава замърсителя от основата.

За постигане на оптимални резултати – максимално премахване на замърсителите с нулево или минимално повреждане на основата – е задължително да се настроят следните ключови параметри според конкретния материал, типа замърсител и състоянието на повърхността: дължина на вълната, ширина на импулса, плътност на енергията, честота на повторение и скорост на сканиране.

Дължина на вълната

Дължината на вълната определя цвета (или по-точно нивото на енергия) на лазерния лъч и директно влияе върху това как материала абсорбира енергията.

Инфрачервен (1064 nm, Nd:YAG или влакнести лазери): Ефективен за метали и оксиди, където ръжта или замърсителите абсорбират повече енергия в сравнение с основния метал.

Зелен (532 nm): Осигурява по-добра абсорбция при определени бояди, полимери и покрития на печатни платки.

УВ (355 nm, ексимерни лазери): Най-подходящ за органични материали, тънки филми и деликатни повърхности като пластмаси или електроника.

Основен принцип: Изберете дължина на вълната, която се абсорбира силно от замърсителя, но минимално от основата, осигурявайки селективно премахване.

Продължителност на импулса (Дължина на импулса)

Продължителността на импулса определя колко дълго продължава всеки лазерен импулс — обикновено се измерва в наносекунди (ns), пикосекунди (ps) или фемтосекунди (fs). Тя определя колко бързо се доставя енергията.

Наносекундни лазери (ns): Често срещани в промишленото почистване; ефективни за ръжда, боя и мащаби, но могат да причинят леки топлинни ефекти.

Пикосекундни лазери (ps): Доставят енергия по-бързо, с по-малко топлинно предаване към основата — идеални за прецизни приложения.

Фемтосекундни лазери (fs): Ултра кратки импулси, които създават ефект на „студена аблация“ — отлично подходящи за топлочувствителни материали или микромащабни повърхности.

По-късите продължителности на импулсите намаляват топлинната дифузия, минимизирайки зоната, засегната от топлина (HAZ), и запазвайки цялостта на подложката, особено при отразяващи или с ниска температура на стопяване материали.

Флуенция (плътност на енергията)

Флуенцията е количеството енергия, доставено на единица площ на импулс (Joules per cm²). Тя е един от най-важните параметри за определяне на ефективността на почистването.

Ниска флуенция (<1 J/cm²): Може да е недостатъчна за аблация на замърсителя или да почисти само слабо залепнали материали.

Средна флуенция (1–5 J/cm²): Ефективна за най-често срещаните замърсители като ръжда, оксиди и боя.

Висока флуенция (>5 J/cm²): Необходима за дебели или упорити слоеве, но с риск от повреда на подложката, ако не се контролира правилно.

Оптималната плътност на енергията зависи от силата на връзката и топлинните свойства на замърсителя. Превишаването на прага на аблация осигурява почистване, но не трябва да надвишава прага на повреда на основата.

Честота на повторение (Честота на импулса)

Честотата на повторение се отнася за броя на лазерните импулси, излъчени за секунда, обикновено измервана в килогерци (kHz).

Ниски честоти на повторение (<10 kHz): По-висока енергия на импулс, но по-бавна производителност; полезни за прецизно и дълбоко почистване.

Високи честоти на повторение (10–200+ kHz): Осигуряват по-висока скорост на почистване, но намаляват енергията на отделния импулс; подходящи за по-леки замърсявания и покритие на големи площи.

Компромис: По-високата честота на повторение подобрява производителността, но може да увеличи натрупаното топлинно натоварване. Честотата на повторение трябва да бъде балансирана със скоростта на сканиране и времето за охлаждане.

Скорост на сканиране

Скоростта на сканиране е темпото, с което лазерният лъч се придвижва по повърхността, обикновено в mm/s или m/min. Тя пряко влияе на количеството енергия, доставена към дадена област.

По-бавни скорости на сканиране: Повече енергия на единица площ; по-добро за дебели или трудно премахвани замърсители, но с по-голям риск от загряване на основата.

По-високи скорости на сканиране: По-малко време на задържане; идеално за тънки слоеве, високостойностни повърхности или компоненти с малка толерантност.

Съвет за оптимизация: Скоростта на сканиране трябва да се съчетава с честотата на повторение и припокриването на петната, за да се осигури равномерно покритие без прекомерно излагане.

Лазерното почистване не е просто насочване на лазер и активиране — това е прецизен инженерен процес. Изборът на правилната комбинация от лазер и процесни параметри е от съществено значение за постигане на висока производителност при минимален риск.

Дължината на вълната контролира абсорбцията, специфична за материала.

Продължителността на импулса определя колко рязко се доставя енергията.

Плътността на енергията (Fluence) определя силата на абразията.

Честотата на повторение влияе на скоростта на обработката и натрупването на топлина.

Скоростта на сканиране балансира доставянето на енергия и покритието на повърхността.

Всеки параметър влияе на другите. За всяко успешно приложение — независимо дали се почиства ръжда от стомана, премахва боя от алуминий или филм от керамика — тези настройки трябва внимателно да се оптимизират въз основа на свойствата на материала, характеристиките на замърсителя и изискваната прецизност.

Когато е правилно конфигурирана, лазерната почистване става високо ефективен, безконтактен и селективен процес, подходящ дори за най-тежките среди.