Որո՞նք են այն արդյունաբերական աղտոտող նյութերը, որոնք կարող են հեռացվել լազերային մաքրման մեքենաներով

Ինչպե՞ս Լազերային մաքրման սարքեր Հեռացրեք աղտոտող նյութերը՝ աբլյացիայի գիտությունը

Ինչպես է լազերային աբլյացիայի տեխնոլոգիան թիրախավորում մակերեսային աղտոտող նյութերը

Լազերային մաքրման համակարգերը վերացնում են արդյունաբերական աղտը մի բանի միջոցով, որը կոչվում է լուսային ջերմային աբլացիա: Ըստ էության, այս մեքենաները արագ էներգիայի ցատկեր են արձակում, որոնք տևում են մոտ 10-ից 100 միլիարդերորդ միավոր վայրկյան, ինչը վերածում է մակերեսի կեղտը պլազմայի կամ պարզապես գազի՝ առանց ներքին մակերեսին վնաս հասցնելու: Նյութեր, ինչպես օրինակ ժանգը և հին ներկը, լազերային լույսը կլանում են որոշակի ալիքային երկարություններով՝ մոտ 1060-ից 1070 նանոմետր, ինչը հանգեցնում է նրանց ջերմաստիճանի արագ բարձրացմանը՝ հասնելով 8000-ից 10000 ցելսիուսյան աստիճաններին, որից հետո նրանք լրիվ քայքայվում են կամ վերածվում պլազմայի կամ գազի: Լազերային աբլացիայի հետազոտական խմբի հետազոտողները իրենց 2022 թվականի աշխատանքում հայտնաբերել են, որ տարբեր նյութեր տարբեր ձևով են արձագանքում այս բուժմանը, ինչը թույլ է տալիս օպերատորներին ճշգրտել գործընթացը՝ առավելագույն արդյունավետություն ապահովելու համար՝ ցանկացած մակերեսի վրա չափից ավելի մեծ ճնշում չի գործադրվում:

Material Type	Աբլացիայի շեմ (Ջ/սմ²)	Բացթողնման արագություն
Ժանգ/Օքսիդներ	0.5–1.2	0.2 մ²/ժամ
Ներկեր	0.8–1.5	0.15 մ²/ժամ
Ձեթ/յուղի թաղանթներ	0.3–0.7	0.3 մ²/ժամ

Լազերային իմպուլսների և տարբեր նյութերի շերտերի փոխազդեցությունը

Այս գործընթացը օգտագործում է աղտոտումների և ենթաշերտերի լույսի կլանման տարբեր ցուցանիշները: Օրինակ՝ ժանգը կլանում է 1,064 նմ լազերային էներգիայի 60–80%-ը, իսկ պողպատը արտացոլում է ավելի քան 70%-ը: Այս անհամապատասխանությունը թույլ է տալիս օպերատորներին ուղղել իմպուլսները 10–100 կՀց հաճախականությամբ, թափանցել աղտոտող շերտերի տակ, որոնք 500 մկմ-ից բարակ են, և հեռացնել աղտերը շերտ առ շերտ՝ 0.05–0.3 մմ ամեն անցումով:

Ընտրողական կլանում. ինչու են աղտոտումները գոլորշիանում, իսկ ենթաշերտերը մնում են ամբողջական

Լազերային մաքրման սարքերը ենթաշերտերի անվտանգ հեռացումը իրականացնում են ալիքային երկարության կոնկրետ կլանման միջոցով: Աղտոտումները, ինչպես օրինակ՝ ռետինե մնացորդները, կլանում են մանրաթելային լազերային էներգիայի (1,060 նմ) 90%-ը, իսկ մետաղները՝ 65–85%: Այս տարբեր տաքացումը հանգեցնում է աղտոտումների գոլորշիացմանը՝ ածխածնի նստվածքների դեպքում ավելի քան 3,500°C, մինչդեռ ենթաշերտի ջերմաստիճանը չի գերազանցում 150°C-ն, պահպանելով ջերմային զգայուն համաձուլվածքները:

Մետաղական օքսիդներ և ժանգ. արդյունավետ լազերային հեռացում պողպատե մակերեսներից

Լազերային ժանգի հեռացման մեխանիզմը պողպատե և մետաղյա մակերեսներից

Լազերային մաքրման համակարգերը օգտագործում են ընտրողական լուսաբացում, որպեսզի վերացնեն ժանգը և մետաղների այլ օքսիդներ: Ըստ էության, այդ մեքենաները թողարկում են լույսի ուժեղ իմպուլսներ, որոնք հեռացնում են փոշին ու կեղտը, սակայն չեն վնասում մետաղի մակերեսը: Այդ գիտական գործընթացն էլ իր հետաքրքրական կողմն ունի: Երբ դիտարկում ենք երկաթի օքսիդներ, ինչպես օրինակ FeO կամ Fe2O3-ն, ապա այդ միացությունները 1064 նանոմետր ալիքի երկարությամբ լազերային էներգիայի 60-80 տոկոսը կլանում են: Մինչդեռ սովորական պողպատը մեծապես արտացոլում է այդ էներգիան՝ ավելի քան 70 տոկոսը: Հետևաբար, քանի որ նյութերի ռեակցիան տարբեր է, այդ գործընթացն ինքնաբերաբար դադարում է, երբ վերացվում է ժանգի շերտը: Ժանգի մեծամասշտաբ շերտերը, որոնք մոտ 0.1 միլիմետր հաստ են, ամբողջությամբ վերանում են մոտ յոթ մինչև ութ վայրկյանում մեկ քառ. մետր մակերեսի վրա, իսկ ներքևում գտնվող մակերեսը մնում է անփոփոխ:

Համեմատական արդյունավետություն՝ լազերային մաքրումը և ավազային մաքրումը ժանգի հեռացման համար

Ավազային մաքրման համեմատ լազերային համակարգերը մակերեսի նախապատրաստման ժամանակը կրճատում են 40%-ով և վերացնում են աբրազիվ թափոնների հեռացման ծախսերը: Ավազային մաքրումը կարող է ավազը մետաղների մեջ խրել, իսկ լազերային աբլացիան պահում է մակերեսի կորությունը (Ra) 1.6 մկմ-ից ցածր՝ անհրաժեշտ ծածկույթի մաքուր միացման համար ծովային միջավայրերում:

Ուսումնասիրություն. Ժանգի վտանգազերծում ծովային կառուցվածքներում՝ օգտագործելով լազերային մաքրման մեքենա

Ծովային նավահանգստի նախագիծը 500Վտ իմպուլսային լազեր օգտագործելով կարբոնային պողպատե կառուցվածքներից հեռացրեց ժանգի 95% արդյունավետությամբ: Օպերատորները մաքրեցին 12 մ²/ժամ արագությամբ կոռոզիոն աղային միջավայրերում՝ առանց սուբստրատի վնասվածքի և ջերմային դեֆորմացիայի, որը 300%-ով ավելի ճշգրիտ էր, քան ասպանդաները ճշգրտության կրիտիկական գոտիներում:

Ներկեր, ծածկույթներ և պոլիմերներ. ճշգրիտ մաքրում նվազագույն ազդեցությամբ սուբստրատի վրա

Բազմաշերտ ներկերի և պոլիմերային ծածկույթների ոչ քայքայող մաքրում

Լազերային մաքրման մեքենաները օգտագործում են ընտրողական էներգիայի կլանում՝ ներկի շերտերը լուծիչների և աբրազիվների առանց գոլորշիացնելու: Պուլսային լազերները միաժամանակ հեռացնում են մինչև հինգ պաշտպանիչ շերտ, հասնելով 99,2% հեռացման արդյունավետության պողպատի վրա՝ զրոյական միկրոնային մակարդակի բազային մետաղի կորուստով, որը գերազանցում է ավանդական կոշտ մաքրումը:

Ճշգրիտ վերահսկում ավիատիզերական բաղադրիչներում լազերային ներկի հեռացման միջոցով

Ավիատիզերական արդյունաբերությունում լազերային աբլացիան հեռացնում է պոլիուրեթանային և էպօքսի պաշտպանիչ շերտերը թիթեղներից 30 միկրոն ճշգրտությամբ, պահպանելով աերոդինամիկ կատարումը: Անհպում մեթոդը խուսափում է մանվածքային մաքրման դեպքում առաջացած միկրոսկոպիկ արատներից, որի արդյունքում ալյումինե մասերի մերժման ցուցանիշը 67%-ով նվազում է ըստ արդյունաբերական չափանիշների:

Խնդիրներ ջերմային զգայուն ստորաշերտերի հետ լազերային աբլացիայի ընթացքում

Ջերմային զգայուն պոլիմերների համար պուլսերի տևողությունը 15 նանովարկյանից ցածր է պայթախոտի ճկվելուց: Ժամանակակից համակարգերը ներառում են իրական ժամանակի ջերմային սենսորներ, որոնք կրճատում են գագաթնային ջերմաստիճանները 40%-ով կոմպոզիտային մշակման ընթացքում նախորդ մոդելների համեմատ:

Օրգանական և անօրգանական մնացորդներ. Նավթ, յուղ, էլեկտրական աղբ, փոշի և մաքրում

Լազերային մաքրման տեխնոլոգիայի միջոցով հիդրոկարբոնային մնացորդների ստացում

Լազերային մաքրման սարքերը հեռացնում են նավթը և յուղը ընտրողական ֆոտոթերմային քայքայում , որտեղ կարճ իմպուլսները (10-100 նանովայրկյան) գոլորշիացնում են հիդրոկարբոնային շղթաները՝ առանց տաքացնելու հիմքում գտնվող մետաղը: Այս մեթոդը հասնում է հեռացման արագությանը մինչև 2 մ²/ժամ ծանր հարմարավետ համալիրների համար՝ օգտագործելով ավելի բարձր աղտոտվածության կլանումը:

Շարժիչի մասերից նավթի և յուղի հեռացման արդյունավետությունը

Ավտոմոբիլային սպասարկման մեջ լազերային համակարգերը հեռացնում են 99,7% թթվածնային շարժիչի յուղը 150-300 Վտ հզորությամբ, ավելի լավ արդյունք տալով, քան լուծիչների վրա հիմնված մեթոդները, որոնք վտանգավոր են հերմետիկ միացումների համար: 2023 թվականի հետազոտությունը գտավ, որ լազերով մաքրված շառլանները պահանջում էին 60% ավելի քիչ վերափոլիրում , որը նշանակալիորեն կրճատում է վտանգավոր թափոնները:

Լազերային մաքրում շագանակագույն պողպատի արտադրության մեջ էլեկտրական աղբի և գունաթափման հեռացում

Լազերային աբլացիան մաքրում է էլեկտրակապման կործանքները երեք անգամ ավելի արագ, քան ձեռքով շփումը, պահպանելով կոռոզիան դիմադրող մակերեսները: 1064 նմ հաճախականությամբ համակարգերը թիրախավորում են երկաթի օքսիդները և վերացնում են միջնորդների մնացորդները՝ պահելով Ra խորդաշերտը 0,8 մկմ-ից ցածր:

Մասնիկային ապահոքում միջուկային և գործիքային արդյունաբերություններում

Միջուկային կառույցները լազերային մաքրում են օգտագործում ռադիոակտիվ փոշին հեռացնելու համար հեղուկ թափոնների բացակայությամբ և հասնում են ապահոքման գործակիցների 10´–10µ սահմաններում: Բարձր ճշգրտությամբ գործիքային մեջ՝ 50Վ մանրաթելային լազերները վերացնում են միկրոսկոպիկ ալյումինի օքսիդի մասնիկները մշակման սարքավորումներից՝ կանխելով խաչաձև աղտոտումը խմբաքանակների միջև:

Մասնագիտացված արդյունաբերական կիրառություններ՝ կաղնի մաքրում և բարձր ճշգրտությամբ բաղադրիչների սպասարկում

Կաղնի և պոլիմերների հեռացման համար ռետինի արտադրության մեջ նախատեսված լազերային աբլացիայի գործընթաց

Լազերային աբլացիան ընտրողաբար հեռացնում է օրգանական կուտակումները ռետինե կաղնիների վրա՝ չվնասելով թույլատրելի շեղումները: 2023 թվականին Surface Engineering Journal ուսումնասիրությունը ցույց տվեց, որ իմպուլսային լազերները մեկ րոպեից էլ պակաս ժամանակում անհետք կործանում են ծծմբի հիմքի վրա հիմնված արտանետման միջոցների 99,8%-ը՝ ավելի լավ արդյունք ցուցաբերելով, քան քիմիական լուծիչները, որոնք կարող են առաջացնել ենթաշերտերի ուռչուկ: 1064 նմ ալիքի երկարությունը թիրախավորում է մութ պոլիմերային մնացորդները՝ անդրադառնալով մետաղյա ձևավորող մակերեսներից:

Ճշգրիտ մաքրում ներարկման ձևերի առանց մակերեսի մաշվածության

Բարձր ծավալով արտադրության մեջ լազերային մաքրումը պահպանում է միկրոնային ճշգրտությունը ձևերի նորոգման ընթացքում: Լազերները հեռացնում են սոսնձանյութերն ու ածխածին պլաստմասսաները՝ առանց մանրաթելերի մաշվածության, ի տարբերություն մաշող մեթոդների, որոնք վատացնում են գործիքները, ինչպես նաև ապահովում են 3 մկմ մատերիալի կորուստ (ըստ ASTM E2921-21), իջեցնելով ձևերի փոխարինման ծախսերը մինչև 70% ավտոմոբիլային կառուցարաններում:

Ուսումնասիրություն. պոլիիմիդային ծածկույթի հեռացումը ավիացիոն էլեկտրոնային սարքերից՝ օգտագործելով լազերային մաքրման մեքենան

Վերջերս իրականացված աերոտիեզերական կիրառման օրինակ է հանդիսանում հեռարձակման համար օգտագործվող միացումներից պոլիիմիդային մեկուսացման հեռացումը։ Ավանդական քիմիական մեթոդները ոսկու պատված կոնտակտներին վնաս էին հասցնում դեպքերի 12%-ում (NASA 2022 անհաջողության վերլուծության զեկույց)։ Լազերային մաքրումը հնարավոր է դարձրել 100% ծածկույթի հեռացումը 45 վարկյան ցիկլերում առանց հիմնարկի վնասման, թույլատվելով վերաօգտագործել RF մոդուլները, որոնց արժեքը 18,000 դոլար/միավոր է։

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Ի՞նչ է լազերային մաքրման ժամանակ տեղի ունեցող լուսաջերմային աբլացիան։

Լուսաջերմային աբլացիան լազերային մաքրման մեքենաների կողմից աղտոտումները հեռացնելու գործընթաց է, որը չի վնասում հիմքը։ Այն ներառում է կարճ, ինտենսիվ էներգիայի փուլերի արձակում, որոնք տաքացնում և վերածում են մակերեսային նյութերը պլազմայի կամ գազի։

Ինչպե՞ս են լազերային մաքրման մեքենաները նպատակային կերպով հեռացնում աղտոտումները։

Լազերային մաքրման մեքենաները օգտագործում են ալիքային երկարության հիման վրա նյութերի կլանման տարբերությունը՝ աղտոտումների նկատմամբ։ Տարբեր նյութեր տարբեր ձևով են կլանում լազերային լույսը, ինչը թույլ է տալիս լազերին գոլորշիացնել ավելորդ նյութերը՝ առանց վնասելու մնացածները։

Ինչպե՞ս է լազերային մաքրումը ավելի առավելապես նախընտրելի քան ավանդական մեթոդները, ինչպիսին ավազային մաքրումն է։

Լազերային մաքրումը ավելի արագ է և նվազեցնում է թափոնների հեռացման ծախսերը համեմատած ավանդական մեթոդների, ինչպես օրինակ՝ ավազային մաքրումը: Այն նաև խուսափում է աբրազիվ մասնիկների ներդրումից ավելի փոփոխ նյութերում և պահպանում է անհրաժեշտ մակերեսային խորանարդությունը ծածկույթի ամրանալու համար:

Կարո՞ղ են լազերային մաքրման մեքենաները մշակել ներկի կամ ծածկույթների մի քանի շերտեր:

Այո, լազերային մաքրման մեքենաները կարող են միաժամանակ հեռացնել ներկի կամ ծածկույթների մի քանի շերտեր, ձեռք բերելով բարձր հեռացման արդյունավետություն առանց հիմնական մակերեսին կարողացած վնաս հասցնելու:

Ինչպե՞ս է լազերային մաքրումը ազդում ջերմային զգայուն մակերեսների վրա:

Ժամանակակից լազերային համակարգերը օգտագործում են կարճ իմպուլսներ և իրաժամանակ ջերմային սենսորներ՝ ավելորդ տաքացումը և ջերմային զգայուն մակերեսներին հնարավոր վնասը կանխելու համար մաքրման ընթացքում: