Лазерлік тазалау машиналарымен қандай материалдар мен беттерді тазалауға болады?(1)

Лазерлік тазалаудың принциптері

Лазерлік тазалау импульсті лазерлік сәулелену мен материал беттерінің бақыланатын әрекеттесуіне негізделген. Ол механикалық жанасусыз, үйкегіштерсіз немесе химикаттарсыз тот басқан қабаттар, бояу, май, қалдықтар сияқты қажетсіз қабаттарды алады. Тазалау процесі фото-жылулық және фото-механикалық әсерлер деп аталатын екі негізгі физикалық механизм арқылы жүзеге асады, олардың әрқайсысы лазердің жұмыс параметрлеріне байланысты. Бұл принциптерді терең түсіну тазалаудың тиімділігін қамтамасыз ету үшін, сонымен қатар негізгі материалдың бүтіндігін қорғау үшін маңызды.

Лазерлік тазалаудың физикалық механизмдері

Фото-жылулық механизм

Фото-жылулық әсер таңдамалы қыздыруға негізделген. Лазер сәулесі бетке түскенде, ластану қабаты лазерлік энергияны жұтады және тез қызады. Бұл жылу мынаны тудыруы мүмкін:

Қабаттасудың бұзылуына әкелетін жылулық кеңею.

Ластану затының будануы немесе пиролизі.

Балқу және қайтадан қату нәтижесінде негізге бекіту бәсеңдейді.

Бұл механизм ластану заты сәулелендіру ұзындығы таңдалғанда негізге қарағанда оптикалық жұтылудың мәні едәуір жоғары болған кезде ең тиімді болады. Мысалы, тат немесе бояу жиі іргелес металға қарағанда инфрақызыл толқын ұзындықтарын жақсы жұтады.

Фото-механикалық механизм

Фото-механикалық процесте ультрақысқа лазерлік импульстер (әдетте пикосекундтық немесе фемтосекундтық) энергияны өте жылдам береді, сондықтан жылу өткізгіштік минималды болады. Жылыту орнына, ықтимал энергия мыналарды тудырады:

Ластану бетінде тез плазма түзілуі немесе микрожарылыстар.

Ластану заттарын физикалық түрде ырғытып шығаратын соққы толқынының пайда болуы.

Таттану немесе көміртегі қалдықтары сияқты қатты қабаттарда пайда болатын кернеу трещиндері.

Бұл механизм мұраға сақтау немесе микроэлектроника сияқты жылуды минималдандыру қажет болатын сезімтал негіздер немесе қолданыстар үшін идеалды.

Негізгі лазерлік параметрлер

Лазерлік тазалаудың тиімділігі мен қауіпсіздігі бірнеше лазерлік параметрлердің дұрыс орнатылуына күшті тәуелді:

Толқын ұзындығы

Лазерлік толқын ұзындығы ластану және негізге сіңірілетін энергия мөлшерін анықтайды. Жиі қолданылатын толқын ұзындықтарына мыналар жатады:

1064 нм (Инфрақызыл): Металдар мен тотықтар үшін сәйкес келеді.

532 нм (Жасыл): Бояулар мен бояулы заттарда тиімдірек.

355 нм немесе 248 нм (Ультракүлгін): Органикалық және полимерлі ластанулар үшін ең жақсы.

Ластану күшті сіңірілетін, ал негізге әлсіз сіңірілетін толқын ұзындығын таңдау мақсат болып табылады.

Импульс ұзақтығы

Импульс ұзақтығы энергияның тереңдігі мен берілу жылдамдығына әсер етеді:

Наносекундты импульстер: Орташа термиялық әсер; жалпы тазалау үшін жарамды.

Пикосекунд/Фемтосекунд импульстер: Өте дәл, минималды термиялық диффузия; сезімтал беттер үшін идеалды.

Қысқа импульстер жылу әсеріне ұшыраған аймақтарды азайтады және тазалаудың таңдамалылығын жақсартады.

Импульс энергиясы мен қайталану жиілігі

Импульс энергиясы (миллижоуль немесе жоуль бірлігінде өлшенеді): Әрбір импульспен берілетін энергия мөлшерін анықтайды. Жоғары энергия қалыңдау немесе беріктеу қабаттарды алуға мүмкіндік береді, бірақ бұл негізгі материалға зақым келу қаупін арттырады.

Қайталану жиілігі (Гц немесе кГц бірлігінде өлшенеді): Импульстердің жиілігін реттейді. Жоғары қайталану жиілігі тазалауды жылдамдатады, бірақ оны дұрыс басқармаса, жылу жиналуы мүмкін.

Лекало өлшемі және беттесу

Лекало өлшемі шешім қабілеті мен интенсивтілікті әсер етеді. Кіші лекалолар дәл жұмыс істеуге мүмкіндік береді, ал үлкен лекалолар кең аймақтарды тез тазалайды.

Беттесу әрбір импульстің алдыңғы импульспен қаншалықты беттесуін білдіреді. Типтік беттесу 50–90% аралығында болады және біркелкі тазалау үшін қажет. Тым аз беттесу жолақтар пайда болуына әкеледі; тым көп болса, бет беті қызып кетуі мүмкін.

Ластанулар мен негізгі материалдармен әрекеттесу

Лазерлік тазалаудың негізгі принципі — селективті абляция, яғни негізгі материалды зақымдамай-ақ ластану заттарын алып тастау қабілеті. Бұл мыналарға байланысты:

Сіңіру контрасты: Ластаушы зат негіздеуішке қарағанда лазерлік энергияны тиімдірек сіңіруі тиіс.

Жылу өткізгіштік: Жоғары өткізгіштікке ие негіздеуіштер (мысалы, мыс, алюминий) жылуды тез шашыратады, бұл зақымдану қаупін азайтады.

Жабысу беріктігі: Әлсіз байланысқан қабаттар фотомеханикалық әсерлер арқылы алып тастауға оңай, ал берік жабысқан қаптамаларға жоғарырақ флюенс немесе бірнеше өтулер қажет болуы мүмкін.

Лазерлік тазалау әрбір қолдану үшін дәл есептеліп жүргізілуі керек, оған ластану затының қалыңдығы, құрамы мен байланыс беріктігі, сонымен қатар негіздеуіштің сезімталдығы ескерілуі тиіс.

Лазерлік тазалау — лазерлік сәулелер мен материалдар әрекеттесуінің физикалық заңдылықтарына негізделген қатаң бақыланатын процесс. Бұл әдіс ластануды буландыру үшін жылу энергиясына сүйенсе немесе оларды ығыстыру үшін механикалық соққы толқындарын пайдаланса да, ешбір аналогы жоқ дәлдікті қамтамасыз етеді. Оның сәттілігі лазерлік параметрлерді әрбір нақты материал үйлесіміне лайықтап, ластануды максималды жойып, бірақ бетінің бүтіндігін сақтауға мүмкіндік береді. Фото-жылулық және фото-механикалық механизмдерді меңгеріп, толқын ұзындығы, импульстік энергия және дақ өлшемі сияқты параметрлерді реттеу арқылы лазерлік тазалау әдісі әртүрлі өнеркәсіптік және арнайы қолданыстарда қауіпсіз және тиімді қолданылуы мүмкін.