Лазерлік тазалау машиналары қандай өндірістік ластағыштарды алып тастай алады?

Қалай Лазерлік тазалау машиналары Ластаушыларды алып тастау: Абляцияның арт аймағындағы ғылым

Лазерлік абляция технологиясы беттік ластаушыларды қалай мақсаттайды

Лазерлік тазалау жүйелері өндірістік кірді фототермиялық абляция деп аталатын әдіспен жояды. Негізінде, бұл машиналар 10-нан 100 миллиард үлесіне дейінгі уақыт аралығында қарқынды энергияның тез импульстерін шығарады, соның нәтижесінде бет жағындағы кір беттің астындағы затқа зиян келтірмей ығыстырылады. Тат және ескі бояу сияқты материалдар лазерлік жарықты 1060-тан 1070 нанометрге дейінгі белгілі бір толқын ұзындықтарында жұтады, оларды толық плазмаға немесе тек қана газға айналдырып, 8000-нан 10000 градус Цельсийге дейін қатты қыздырады. Лазерлік абляция зерттеу тобының 2022 жылғы зерттеулерінде әртүрлі заттардың осындай өңдеуге әртүрлі жауап қайтааратынын анықтады, операторлардың беттің қайсысына болмасын шектен тыс әсер етпей, процеске дәл баптау жасауға мүмкіндік береді.

Материалдың түрі	Абляция порогы (Дж/см²)	Булану жылдамдығы
Тат/Оксидтер	0.5–1.2	0,2 м²/сағ
Султамалар	0.8–1.5	0,15 м²/сағ
Май/Майлы қабаттар	0.3–0.7	0,3 м²/сағ

Лазерлік импульстердің әртүрлі материал қабаттарымен әрекеттесуі

Бұл процесстің негізі ластану мен субстраттардың жарық жұту жылдамдықтарының айырмашылығында. Мысалы, тат 1064 нм лазерлік энергияның 60–80% жұтады, ал болат 70% артық шағылдырады. Бұл айырмашылық операторларға 10–100 кГц жиілікте импульстер бағыттауға, 500 мкм қалыңдығындағы ластану қабаттары арқылы өтіп, әрбір өту кезінде 0,05–0,3 мм қалыңдықта ластану қабаттарын тазалауға мүмкіндік береді.

Таңдамалы жұту: неліктен ластану буланып кетеді де, субстраттар бүтін қалпында қалады

Лазерлік тазалау машиналары субстратқа зиян келтірмейтін тазалауды толқын ұзындығына тәуелді жұту арқылы жүзеге асырады. Мысалы, каучук қалдықтары 1060 нм талшынды лазерлік энергияның 90% жұтса, металдар 65–85% шағылдырады. Бұл айырмашылық ластану заттарының температураға дейін қызыуына әкеліп соғады – көміртегі қосылыстары үшін 3500°C, ал субстраттың температурасы 150°C-тан аспайды, осылайша жылуға сезімтал қорытпалар сақталады.

Металл оксидтері мен тат: болат бетінен лазерлік әдіспен тиімді тазалау

Болат және металл беттерін лазерлік тат жою механизмі

Лазерлік тазалау жүйелері ржавчинан және басқа да металл оксидтерінен құтылу үшін фотоабляцияның селективті әдісін қолданады. Негізінде, бұл машиналар беттегі кір мен ласақты алыстап жіберіп, металл бетін өзгертпей қалдыратын жарықтың күшті импульстерін шығарады. Оның артқы жағындағы ғылым да өте қызық. 1064 нанометрде жұмыс істейтін лазер энергиясының 60-тан 80 пайызына дейінгі FeO немесе Fe2O3 сияқты темір оксиді қосылыстары оған жұтылса, қарапайым болат керісінше осы энергияның көп бөлігін шағылыстырып, 70 пайызынан астамын шағылыстырады. Келесі кезеңде осы материалдардың әртүрлі жауап қайтаруына байланысты үрдіс өзін-өзі тоқтатады. 0,1 миллиметр қалыңдығындағы көптеген ржавчы қабат квадрат метр бетті тазалауға 8 секунд жеткілікті болып, тазалау нәтижесінде қалған бет өзінің алғашқы күйін сақтайды.

Қаржыны тазалау бойынша лазердің құммен өңдеумен салыстырмалы тиімділігі

Құммен өңдеуге қарағанда лазерлік жүйелер бетін дайындау уақытын 40%-ға азайтады және құмды қалдықтарды тасымалдау шығындарын жояды. Құммен өңдеу жұмсақ металдарға құм түйірлерінің енуіне қауіп төндіреді, ал лазерлік абляция теңіз ортасындағы қаптау қабырғалары үшін маңызды беттің кедір-бұдырлығын (Ra) 1,6 мкм төмен ұстайды.

Тәжірибелік нәтиже: лазерлік тазалау машинасын қолданып теңіз құрылыстарынан қаржыны тазалау

Офшор жобасында 500 Вт импульсты лазер көмегімен көміртегі болаттан жасалған құрылғылардың 95% қаржысын тазалау нәтижесіне қол жеткізді. Операторлар тұзбен ластанған ортада 12 м²/сағ жылдамдықпен тазалады, сонымен қатар дәлдікті аймақтарда құралдардың қосымша 300% дәлдігін қамтамасыз етті.

Бояу, қаптаулар және полимерлер: беттік әсерді минималді етіп дәл тазалау

Көп қабатты бояулар мен полимерлік қаптауларды бұзбай тазалау

Лазерлік тазалау машиналары еріткіштер мен ұшатын заттарды қолданбай, бояу қабаттарын буландыру үшін таңдамалы энергия сіңіру әдісін қолданады. Импульсты лазерлер бір уақытта бес қаптама қабатын алып тастай алады, негізгі металдың нөлдік деңгейінде жоғалтумен болатта 99,2% тазалау тиімділігіне қол жеткізіп, дәстүрлі құм соққаннан жоғары нәтиже көрсетеді.

Авиация компоненттерін лазерлік бояу алу арқылы дәлдікпен басқару

Әуе қозғалтқыштарында лазерлік абляция турбина жапырақтарындағы полиуретан мен эпоксидті қаптамаларды ¥30 мкм дәлдікпен алып тастайды, аэродинамикалық өнімділікті сақтайды. Бұл әдіс қолмен тазалау кезінде пайда болатын микросызықтардан құтқарады, соның нәтижесінде өнеркәсіптік бағалаулар бойынша алюминий бөлшектердің жарамсыз күйге келуі 67% азаяды.

Лазерлік абляция процесі кезінде жылуға сезімтал негізгі заттармен туындайтын қиындықтар

Жылуға сезімтал полимерлер үшін 15 нс-тан төмен импульс ұзақтығы бұрмалануды болдырмақ үшін қолданылады. Қазіргі заманғы жүйелер шығындарды ескертуші жылу сенсорларын интеграциялайды, бұрынғы модельдермен салыстырғанда композитті өңдеу кезінде жылу шығынын 40% төмендетеді.

Органикалық және бейорганикалық қалдықтар: май, майлау материалдары, дәнекерлеу шламы және шаңды алу

Көміртегі негізіндегі қалдықтарды лазерлі тазалау технологиясы арқылы буландыру

Лазерлі тазалау машиналары майды және майлау материалдарын алады таңдамалы фототермиялық ыдырау арқылы, онда қысқа импульстер (10–100 нс) металдың негізгі қабатын қыздырмай-ақ көміртегі тізбектерін буландырады. Бұл әдіс жоғары ластану дәрежесін пайдалана отырып, сағатына 2 м² дейінгі ауыр майлау материалдарының қалдығын жоя алады.

Қозғалтқыш бөлшектерінен май мен майлау материалдарын алу тиімділігі

Автокөлік техникалық қызмет көрсету кезінде лазерлі жүйелер 150–300 Вт қуат кезінде 99,7% қатты майлау материалдарын жояды, ал енді орындалатын еріткіштерге негізделген әдістер сақиналық тығыздыққа зиян келтіруі мүмкін. 2023 жылы жүргізілген зерттеу лазер арқылы тазаланған коленвалдардың қайта 60% аз полировка талап ететінін анықтады, бұл қауіпті қалдықтардың көлемін айтарлықтай азайтады.

Сәйкес болат конструкцияларындағы дәнекерлеу шламы мен бояу бетінің түсінің өзгеруін жою

Лазерлік абляция жұмыс бетінің коррозияға тұрақтылығын сақтап, қолмен шлифтеуге қарағанда дәл соңын үш есе тез тазалайды. 1064 нм толқын ұзындығына дейінгі түрлендіру жүйесі темір оксидтеріне әсер етіп, шлакты жояды және Ra тозуын 0,8 мкм төмен сақтайды.

Ядролық және құралдар өндірісіндегі бөлшектерді тазалау

Ядролық қондырғылар лазерлік тазалау арқылы радиоактивті тозаңды алып тастайды сұйық қалдықтарсыз , 10´–10µ аралығындағы тазалау коэффициенттерін қамтамасыз етеді. Нақты құралдар саласында 50 Вт талшықты лазерлер микроскопиялық алюминий оксиді бөлшектерін фрезерлеу құрылғыларынан алып тастап, партиялар арасындағы қоспасыз өндіруді болдырмауға көмектеседі.

Ерекше өнеркәсіптік қолданулар: формаларды тазалау және жоғары дәлдіктегі компоненттерді пайдалану

Каучук өндірісінде плесень мен полимерлер сияқты ластаушыларды алып тастау үшін лазерлік абляциялық үрдіс

Лазерлік абляция каучук формаларындағы органикалық қалдықтарды тозу шектерін бұзбай алып тастайды. 2023 Surface Engineering Journal импульсты лазерлер бір минуттан кем уақыт ішінде күкірт негізіндегі бөліп алатын заттардың 99,8% дейінін жоятынын зерттеу көрсетті — субстраттарды ісіңкі жасау қаупі бар химиялық еріткіштерге қарағанда тиімдірек. 1064 нм толқын ұзындығы қара полимер қалдықтарын мақсат етіп қойып, металдық қалып беттерінен шағылысады

Бет үйкелісінсіз құю қалыптарын дәл тазалау

Үлкен көлемдегі өндірісте лазерлі тазалау қалыпты ұстау кезінде микрон деңгейіндегі дәлдікті сақтайды. Құралдарды бүлдіретін үйкелісті әдістердің орнына лазерлер желімдер мен көміртегі пластмассаларын ¥3 мкм материал шығынымен алып тастайды (ASTM E2921-21 бойынша), автомобиль зауыттарында қалып ауыстыру құнын 70% дейін қысқартады

Зерттеу жағдайы: Әуе электроникасындағы полимидтік қаптаманы лазерлі тазалау машинасымен алып тастау

Соңғы аэроғарыштық қолданудың бірі серіппелі изоляцияны жерсеріктердің байланыстарынан алып тастау болды. Дәстүрлі химиялық батыру 12% жағдайда алтынмен күміс жауапкершіліктеріне зиян келтірді (NASA 2022 Жаңғыртуды талдау есебі). Лазерлі тазалау 45 секундтық циклдарда 100% қаптаманы алып тастауға қол жеткізді және субстратқа зиян келтірмеді, бұл 18 000 АҚШ долларына сатылатын RF модульдерін қайта пайдалануға мүмкіндік берді.

Жиі қойылатын сұрақтар

Лазерлі тазалауда фототермиялық абляция дегеніміз не?

Фототермиялық абляция – лазерлі тазалау машиналары беткейдегі беткейге зиян келтірмей-ақ ластануды алып тастау үшін қолданатын процесстер. Оған беткей материалдарын плазма немесе газға дейін қыздырып, ыдырататын қысқа, күшті энергиялық импульстер жіберу кіреді.

Лазерлі тазалау машиналары қалай нақты ластануды нысанаға алады?

Лазерлі тазалау машиналары ластануды нысанаға алу үшін толқын ұзындығына тәуелді сіңіру қолданады. Әртүрлі материалдар лазерлі жарықты әр түрлі сіңіреді, бұл лазердің пайдалы емес материалдарды буландырып, қалғандарын бос қалдыруына мүмкіндік береді.

Лазерлі тазалаудың құммен тазалау сияқты дәстүрлі әдістерге қандай артықшылықтары бар?

Лазерлік тазалау құммен тазалау сияқты дәстүрлі әдістерге қарағанда жылдам және қалдықтарды тасымалдау құнын азайтады. Сонымен қатар, ол жұмсақ материалдарға үйкеліс бөлшектерінің енуін болдырмауға және қаптау үшін қажетті бет құрылымын сақтауға мүмкіндік береді.

Лазерлік тазалау машиналары бірнеше бояу немесе қаптама қабаттарын өңдей ала ма?

Иә, лазерлік тазалау машиналары бір мезгілде бірнеше бояу немесе қаптама қабаттарын алып тастай алады, негізгі бетке көп зиян келтірмей-ақ жоғары өнімділікке қол жеткізе отырып.

Лазерлік тазалау қызуға сезімтал материалдарға қалай әсер етеді?

Қазіргі лазерлік жүйелер тазалау процесі кезінде қызуға сезімтал материалдардың қызып кетуі мен зақымдануын болдырмау үшін қысқа импульстар мен нақты уақыттағы термиялық датчиктерді пайдаланады.