Jaké materiály a povrchy lze čistit pomocí laserových čisticích zařízení?(6)

Výběr vhodného laseru a procesních parametrů

Laserové čištění je účinný nástroj – ale pouze tehdy, je-li přesně naladěn. Účinnost, efektivita a bezpečnost jakéhokoli procesu laserového čištění závisí na správném výběru a vyvážení více laserových a skenovacích parametrů. Tyto proměnné přímo určují, kolik energie dosáhne povrchu, jak je tato energie dodávána a jak dobře systém rozlišuje mezi nečistotou a podkladem.

Pro dosažení optimálních výsledků – maximální odstranění nečistot s nulovým nebo minimálním poškozením podkladu – je nezbytné přizpůsobit následující klíčové parametry konkrétnímu materiálu, typu nečistoty a stavu povrchu: vlnovou délku, délku pulzu, hustotu energie (fluence), frekvenci opakování a rychlost skenování.

Vlnová délka

Vlnová délka určuje barvu (nebo přesněji energetickou úroveň) laserového paprsku a přímo ovlivňuje, jak materiál pohlcuje energii.

Infračervená (1064 nm, Nd:YAG nebo vláknové lasery): Účinné pro kovy a oxidy, kde rez nebo nečistoty pohlcují více energie než základní kov.

Zelená (532 nm): Nabízí lepší absorpci u určitých barev, polymerů a povlaků tištěných spojů.

UV (355 nm, excimerové lasery): Nejvhodnější pro organické materiály, tenké vrstvy a citlivé povrchy, jako jsou plasty nebo elektronika.

Klíčový princip: Vyberte vlnovou délku, kterou silně pohlcuje nečistota, ale kterou podklad pohlcuje minimálně, čímž zajistíte selektivní odstranění.

Délka pulzu (trvání pulzu)

Šířka pulzu určuje, jak dlouho jednotlivý laserový puls trvá – obvykle se měří v nanosekundách (ns), pikosekundách (ps) nebo femtosekundách (fs). Určuje, jak rychle je dodávána energie.

Nanosekundové lasery (ns): Běžné v průmyslovém čištění; účinné pro odstraňování rzi, nátěru a šupin, ale mohou způsobit mírné tepelné účinky.

Pikosekundové lasery (ps): Dodávají energii rychleji s menším přenosem tepla do podkladu – ideální pro přesné aplikace.

Femtosekundové lasery (fs): Ultrakrátké pulzy, které vytvářejí efekt „studené ablace“ – vynikající pro tepelně citlivé materiály nebo mikro-měřítkové povrchy.

Kratší doba pulzu snižuje difuzi tepla, minimalizuje tepelně ovlivněnou zónu (HAZ) a zachovává integritu podkladu, zejména u reflexních nebo nízkotavných materiálů.

Fluence (hustota energie)

Fluence je množství energie dodané na jednotku plochy na puls (Jouly na cm²). Je to jeden z nejdůležitějších parametrů pro určení účinnosti čištění.

Nízký tok energie (<1 J/cm²): Může být nedostatečný pro ablaci kontaminantu nebo odstraní pouze lehce přichycené materiály.

Střední tok energie (1–5 J/cm²): Účinný pro většinu běžných kontaminantů, jako je rez, oxidy a nátěry.

Vysoký tok energie (>5 J/cm²): Vyžadován pro silné nebo tvrdohlavé vrstvy, ale hrozí poškození podkladu, pokud není správně řízen.

Optimální tok energie závisí na pevnosti vazby kontaminantu a jeho tepelných vlastnostech. Překročení prahu ablace zajišťuje čištění, ale nemělo by překročit práh poškození podkladu.

Frekvence opakování (frekvence pulzů)

Frekvence opakování označuje počet laserových pulzů vyslaných za sekundu, obvykle se měří v kilohertzích (kHz).

Nízké frekvence opakování (<10 kHz): Vyšší energie na pulz, ale nižší výkon; vhodné pro přesné a hloubkové čištění.

Vysoké frekvence opakování (10–200+ kHz): Umožňují rychlejší rychlost čištění, ale snižují energii jednotlivého pulzu; vhodné pro lehkou kontaminaci a pokrytí velkých ploch.

Kompromis: Vyšší opakování zvyšuje produktivitu, ale může zvýšit kumulativní tepelné zatížení. Frekvence opakování musí být vyvážena se rychlostí skenování a časem chlazení.

Rychlost skenování

Rychlost skenování je rychlost, jakou se laserový paprsek pohybuje po povrchu, obvykle v mm/s nebo m/min. Přímo ovlivňuje množství energie dodané do dané plochy.

Nižší rychlosti skenování: Více energie na jednotku plochy; vhodnější pro silné nebo odolné nečistoty, ale s vyšším rizikem ohřevu podkladu.

Vyšší rychlosti skenování: Menší doba setrvání; ideální pro tenké vrstvy, hodnotné povrchy nebo součásti s nízkou tolerancí.

Tip pro optimalizaci: Rychlost skenování musí být sladěna s frekvencí opakování a překryvem bodů, aby bylo zajištěno rovnoměrné pokrytí bez nadměrné expozice.

Laserové čištění není jen o tom, zaměřit laser a spustit – jedná se o jemně laděný inženýrský proces. Výběr správné kombinace laseru a procesních parametrů je klíčový pro zajištění vysokého výkonu čištění při minimálním riziku.

Vlnová délka řídí absorpci specifickou pro materiál.

Šířka pulzu určuje, jak ostře je dodávána energie.

Hustota toku určuje ablační výkon.

Frekvence opakování ovlivňuje rychlost zpracování a tepelné hromadění.

Rychlost scanování vyvažuje dodávání energie a pokrytí povrchu.

Každý parametr ovlivňuje ostatní. Pro úspěšnou aplikaci – ať už se jedná o odstraňování rzi ze oceli, odstranění nátěru z hliníku nebo odstranění vrstvy z keramiky – je třeba tyto nastavení pečlivě optimalizovat na základě vlastností materiálu, charakteristik kontaminantu a požadované přesnosti.

Je-li správně nakonfigurováno, stává se laserové čištění vysoce efektivním, bezkontaktním a selektivním procesem vhodným i pro náročné prostředí.