Лазерлік тазалау машиналарымен қандай материалдар мен беттерді тазалауға болады?(6)

Қажетті лазерді және процестің параметрлерін таңдау

Лазерлік тазалау — тек дәл реттелген кезде ғана тиімді құрал. Кез келген лазерлік тазалау процесінің тиімділігі, өнімділігі және қауіпсіздігі лазерлік және сканерлеу параметрлерін дұрыс таңдауға және тепе-теңдікті сақтауға байланысты. Бұл айнымалылар бетке қанша энергия жететінін, энергия қалай берілетінін және жүйенің ластану мен негізді қаншалықты жақсы ажырататынын тікелей басқарады.

Оптималды нәтижеге жету үшін — ең жоғары ластану кезінде материал бетіне ешқандай немесе минималды зиян келтірмей-ақ ластануды толық алып тастау үшін — материалдың, ластану түрінің және беткі жағдайдың нақты сипаттамаларына сәйкес келетін келесі негізгі параметрлерді таңдау маңызды: толқын ұзындығы, импульс ұзақтығы, энергия тығыздығы (флюенс), импульстар жиілігі және сканерлеу жылдамдығы.

Толқын ұзындығы

Толқын ұзындығы лазер сәулесінің түсін (немесе техникалық тұрғыдан алғанда, энергия деңгейін) анықтайды және материалдың энергияны қанша сіңіргеніне тікелей әсер етеді.

Инфрақызыл (1064 нм, Nd:YAG немесе шыныталшық лазерлер): руда немесе басқа да ластанулар базалық металға қарағанда көбірек энергия сіңіретін металлдар мен тот басқан беттер үшін тиімді.

Жасыл (532 нм): кейбір бояулар, полимерлер және баспа платаларының қаптамалары үшін жақсырақ сіңіру қабілетін қамтамасыз етеді.

Ультракүлгін (355 нм, эксимерлі лазерлер): пластмасса немесе электроника сияқты органикалық материалдар, жұқа пленкалар мен сезімтал беттер үшін ең жақсы нұсқа.

Негізгі принцип: ластану ортасы тарапынан жоғары дәрежеде сіңірілетін, бірақ негізгі материал тарапынан минималды сіңірілетін толқын ұзындығын таңдаңыз, бұл таңдамалы тазартуды қамтамасыз етеді.

Импульс ұзақтығы (импульс уақыты)

Импульс ені әрбір лазер импульсінің қанша уақыт бойы созылатынын анықтайды — әдетте наносекунд (ns), пикосекунд (ps) немесе фемтосекунд (fs) есебінде өлшенеді. Бұл энергияның қаншалықты жылдам берілетінін анықтайды.

Наносекундтық лазерлер (ns): Өнеркәсіптік тазалауда кеңінен қолданылады; ржғ, бояу мен шаңтаңды тазалау үшін тиімді, бірақ сәл қыздыру әсерін тудыруы мүмкін.

Пикосекундтық лазерлер (ps): Энергияны тезірек береді және нысанға жылу берілуді азайтады — дәлме-дәл қолдану үшін идеалды.

Фемтосекундтық лазерлер (fs): Өте қысқа импульстер, «суық абляция» әсерін туғызады — жылуға сезімтал материалдар немесе микроскопиялық беттер үшін өте жақсы.

Қысқа импульс ұзақтығы жылу таралуын азайтады, жылу әсерінен зиян шеккен аймақты (HAZ) минималдандырады және нысанның бүтіндігін сақтайды, әсіресе жарықты шағылатын немесе балқу температурасы төмен материалдарда.

Флюенс (Энергия тығыздығы)

Флюенс — әрбір импульс үшін бірлік ауданға берілетін энергия мөлшері (Дж/см²). Тазалаудың тиімділігін анықтаудың ең маңызды параметрлерінің бірі.

Төменгі сәуле шығару (<1 J/см²): Лазерлік тазалау үшін жеткіліксіз болуы мүмкін немесе тек жеңіл бекіген материалдарды тазартады.

Орташа сәуле шығару (1–5 J/см²): Рж, тот басқан қабаттар, бояу сияқты көбінесе кездесетін ластанулар үшін тиімді.

Жоғары сәуле шығару (>5 J/см²): Қалың немесе берік бекіген қабаттар үшін қажет, бірақ дұрыс бақыланбаса, негізгі материалды зақымдау қаупі бар.

Оңтайлы сәуле шығару ластанудың байланыс беріктігі мен жылу қасиеттеріне байланысты. Абляция порогынан асып түсу тазалауды қамтамасыз етеді, бірақ негізгі материалдың зақымдану порогынан аспауы керек.

Қайталану жиілігі (импульс жиілігі)

Қайталану жиілігі — лазердің секундына шығаратын импульстерінің санын білдіреді және әдетте килогерцпен (кГц) өлшенеді.

Төменгі қайталану жиілігі (<10 кГц): Импульс сайынғы энергия жоғары, бірақ өткізу қабілеті төмен; дәл және терең тазалау үшін қолданылады.

Жоғары қайталану жиілігі (10–200+ кГц): Тазалау жылдамдығын арттырады, бірақ жеке импульстің энергиясын төмендетеді; жеңіл ластану мен үлкен аймақтарды тазарту үшін қолданылады.

Компромисс: Жиі қайталану өнімділікті арттырады, бірақ жинақталған жылу жүктемесін арттыруы мүмкін. Қайталану жиілігі сканерлеу жылдамдығы мен салқындату уақытымен тепе-теңдікте болуы керек.

Сканерлеу жылдамдығы

Сканерлеу жылдамдығы — лазер сәулесінің бет бойымен қозғалу жылдамдығы, әдетте мм/с немесе м/мин шамасында. Бұл берілген аймаққа қанша энергия тасымалданатынын тікелей әсер етеді.

Баяу сканерлеу жылдамдығы: бірлік ауданға артық энергия; қалың немесе мықты ластанулар үшін жақсы, бірақ негізгі материалдың қызуының қаупі жоғары.

Жоғары сканерлеу жылдамдығы: тұру уақыты аз; жұқа қабаттар, құнды беттер немесе төменгі төзімділікке ие компоненттер үшін идеалды.

Оптимизация кеңесі: біркелкі жабынуын қамтамасыз ету үшін сканерлеу жылдамдығы қайталану жиілігі мен дақтың беттесуіне сәйкес келуі керек, артық дәрежеде әсер етпеуі үшін.

Лазерлік тазалау — лазерді бағыттап, оқпен ату ғана емес, сонымен қатар дәл бапталған инженерлік процессті білдіреді. Лазер параметрлері мен технологиялық параметрлердің дұрыс таңдалуы тазалаудың жоғары нәтижесін және минималды қауіпсіздікті қамтамасыз етеді.

Толқын ұзындығы материалға тән сіңіруін реттейді.

Импульс ені энергияны қаншалықты нақты беретінін анықтайды.

Флюенция абляция қуатын анықтайды.

Қайталану жиілігі өңдеу жылдамдығы мен жылу жиналуына әсер етеді.

Сканерлеу жылдамдығы энергия беруді және бетінің қамтылуын теңестіреді.

Әрбір параметр басқаларына әсер етеді. Түсті металл бетінен сырды, керамика бетінен пленкадан тазарту сияқты кез-келген сәтті қолдану үшін материал қасиеттеріне, ластану сипаттамаларына және қажетті дәлдікке негізделе отырып, бұл параметрлерді мұқият түзету керек.

Дұрыс конфигурацияланған кезде лазерлі тазарту өте тиімді, контактісіз және дәлме-дәл ортада да қолдануға болатын процеске айналады.