Milyen anyagokat és felületeket lehet tisztítani lézeres tisztítógépekkel?(6)

A megfelelő lézer és folyamatparaméterek kiválasztása

A lézeres tisztítás hatékony eszköz – de csak akkor, ha pontosan be van állítva. A lézeres tisztítási folyamat hatékonysága, eredményessége és biztonsága attól függ, hogy mennyire pontosan választják ki és mérlegelik a lézeres és a szkenner paramétereket. Ezek a változók közvetlenül meghatározzák, mennyi energia éri el a felületet, hogyan kerül az energia leadásra, és mennyire hatékonyan különbözteti meg a rendszer a szennyeződést az alapanyagtól.

Az optimális eredmények eléréséhez – maximális szennyezőanyag-eltávolítás nulla vagy minimális alapanyag-károsodással – elengedhetetlen, hogy az alábbi kulcsparamétereket az adott anyaghoz, szennyező típusához és felületi állapothoz igazítsuk: hullámhossz, impulzusidő, fénysűrűség, ismétlési frekvencia és pásztázási sebesség.

Hullámhossz

A hullámhossz meghatározza a lézerfény színét (vagy pontosabban kifejezve, energiaszintjét), és közvetlenül befolyásolja, hogy az anyag mennyire nyeli el az energiát.

Infravörös (1064 nm, Nd:YAG vagy szálas lézerek): Hatékony fémeknél és oxidoknál, ahol a rozsda vagy szennyezők több energiát nyelnek el, mint az alapfém.

Zöld (532 nm): Jobb abszorpciót biztosít bizonyos festékek, polimerek és nyomtatott áramkörök bevonatainál.

UV (355 nm, excimer lézerek): Az ideális választás szerves anyagoknál, vékony rétegeknél és érzékeny felületeknél, például műanyagoknál vagy elektronikai alkatrészeknél.

Alapelv: Olyan hullámhosszt kell választani, amelyet a szennyezőanyag jól elnyel, de az alapanyag minimálisan, így biztosítva a szelektív eltávolítást.

Impulzusszélesség (Impulzusidő)

Az impulzus szélesség azt határozza meg, hogy mennyi ideig tart egy-egy lézerimpulzus – általában nanomásodpercben (ns), pikoszekundumban (ps) vagy femtomásodpercben (fs) mérik. Ez határozza meg, hogy milyen gyorsan kerül átadásra az energia.

Nanomásodperces lézerek (ns): Gyakoriak az ipari tisztításban; hatékonyak rozsda, festék és lerakódás eltávolítására, de enyhe hőhatást okozhatnak.

Pikomásodperces lézerek (ps): Gyorsabban juttatják el az energiát, kevesebb hőátadással az alapanyagba – ideálisak precíziós alkalmazásokhoz.

Femtomásodperces lézerek (fs): Ultrarövid impulzusok, amelyek „hideg abráziós” hatást hoznak létre – kiválók hőérzékeny anyagoknál vagy mikroméretű felületeknél.

A rövidebb impulzusidő csökkenti a hődiffúziót, minimalizálva a hőhatású zónát (HAZ), és megőrzi az alapanyag épségét, különösen tükröződő vagy alacsony olvadáspontú anyagok esetén.

Fluensz (energiadenszitás)

A fluensz az impulzusonként egységnyi felületre leadott energia mennyisége (Joule/cm²). Ez az egyik legfontosabb paraméter a tisztítási hatékonyság meghatározásánál.

Alacsony fluencia (<1 J/cm²): Előfordulhat, hogy nem elegendő a szennyeződés eltávolításához, vagy csak gyengén tapadó anyagok tisztítására alkalmas.

Közepes fluencia (1–5 J/cm²): Hatékony a leggyakoribb szennyeződések, például rozsda, oxidok és festék eltávolítására.

Magas fluencia (>5 J/cm²): Vastag vagy makacs rétegekhez szükséges, de kockázata a hordozóréteg sérülése, ha nincs megfelelően szabályozva.

Az optimális fluencia a szennyeződés kötőerejétől és termikus tulajdonságaitól függ. Az abrációs küszöbérték meghaladása biztosítja a tisztítást, de nem haladhatja meg a hordozóréteg sérülési küszöbét.

Ismétlési frekvencia (impulzusfrekvencia)

Az ismétlési frekvencia azt jelenti, hogy másodpercenként hány lézerimpulzust bocsátanak ki, általában kilohertzben (kHz) mérik.

Alacsony ismétlési frekvenciák (<10 kHz): Magasabb impulzusenergia, de lassabb feldolgozási sebesség; pontos, mélyreható tisztításhoz hasznos.

Magas ismétlési frekvenciák (10–200+ kHz): Gyorsabb tisztítási sebességet tesznek lehetővé, de csökkentik az egyes impulzusok energiáját; enyhébb szennyeződés és nagy felület lefedésére alkalmas.

Kompromisszum: A magasabb ismétlődés javítja a termelékenységet, de növelheti a hőterhelés felhalmozódását. Az ismétlési arányt egyensúlyba kell hozni a pásztázási sebességgel és a hűlési idővel.

Skaner sebesség

A pásztázási sebesség azt az arányt jelenti, amellyel a lézerfénysugár mozog a felületen, általában mm/s vagy m/perc egységben. Közvetlenül befolyásolja, hogy egy adott területre mennyi energia kerül leadásra.

Lassúbb Pásztázási Sebességek: Több energia egységnyi területen; jobb vastag vagy nehezen eltávolítható szennyeződések esetén, de nagyobb az alapanyag felmelegedésének kockázata.

Gyorsabb Pásztázási Sebességek: Rövidebb tartózkodási idő; ideális vékony rétegekhez, értékes felületekhez vagy alacsony tűréshatárú alkatrészekhez.

Optimalizálási tipp: A pásztázási sebességet az ismétlési aránnyal és a foltátfedéssel összhangba kell hozni, hogy egyenletes lefedettséget biztosítson túlexponálás nélkül.

A lézeres tisztítás nem csupán arról szól, hogy ráirányítjuk a lézert és elindítjuk – ez egy finomhangolt mérnöki folyamat. A megfelelő lézer- és folyamatparaméterek kombinációjának kiválasztása elengedhetetlen a magas tisztítási teljesítményhez minimális kockázattal.

A hullámhossz szabályozza az anyagspecifikus abszorpciót.

Az impulzus szélessége határozza meg, milyen intenzíven kerüljön az energia leadása.

A fluencia határozza meg az abráziós teljesítményt.

Az ismétlési frekvencia befolyásolja a feldolgozási sebességet és a hőfelhalmozódást.

A pásztázási sebesség az energialeadás és a felületlefedettség között teremt egyensúlyt.

Minden paraméter hatással van a többire. Minden sikeres alkalmazásnál – legyen szó rozsda eltávolításáról acélról, festék leszedéséről alumíniumról vagy film eltávolításáról kerámiáról – ezeket a beállításokat gondosan optimalizálni kell az anyagjellemzők, a szennyeződések tulajdonságai és a szükséges pontosság alapján.

Megfelelő konfiguráció esetén a lézeres tisztítás rendkívül hatékony, érintésmentes és szelektív eljárássá válik, amely akár a legigényesebb környezetekben is alkalmas.