Лазерын цэвэрлэгээний машин ямар үйлдвэрийн бохирдлыг арилгаж чадах вэ?

Хэрхэн Лазер Цэвэрлэх Төхөөрөмжүүд Бохирдол арилга: Абляцийн цаадах шинжлэх ухаан

Гадаргуугийн бохирдлыг лазер абляцийн технологи хэрхэн зэрэгцүүлэх вэ

Лазерийн цэвэрлэгээний систем нь фототермал абляцийн тусламжтайгаар инженерийн бохирдлыг арилгадаг. Үндсэндээ эдгээр төхөөрөмжүүд гадаргуугийн бохирдлыг эвдэхгүйгээр 10-100 наносекундийн турш интенсив энерги цацрагладаг. Хөрөнгө оруулалтын хэмжээ нь 1060-1070 нанометр давтамжийн мужид лазерийн гэрлийг шингээх бөгөөд энэ нь 8000-10000 хэм хүртэл халах ба абляцийн үед плазм болон хий болон задардаг. Лазерийн абляцийн судалгааны багийн 2022 онд хийсэн судалгаагаар эмчилгээний үр дүнд ялгаатай бодисууд өөрөөр хариу үзүүлснээр операторууд энэ процессыг гадаргуу бүрт үр дүнтэйгээр тохируулж болохыг тогтоосон.

Материалын төрөл	Абляцийн порог (Ж/кв.см)	Уурших хурд
Давирхай/исэлдүүлсэн	0.5–1.2	0.2 м²/цаг
Хуванцар	0.8–1.5	0.15 м²/цаг
Тосон/мазутлаг хальс	0.3–0.7	0.3 м²/цаг

Лазерийн импульсууд болон материал давхаргуудын хооронд үл хамааралт байдал

Энэ процесст бохирдол болон суурь материалын гэрлийг шингээх хурдны зөрүүг ашигладаг. Жишээ нь, 1064 нм лазерийн энерги нь 60–80%-ийг шингээдэг бол ган 70%-аас дээш нь ойлгодог. Энэ зөрүү нь 10–100 кГц давтамжтай импульсыг зориуд чиглүүлэх, 500 мкм-ээс бага зузаан давхаргыг нэвтлэх, 0.05–0.3 мм-ийн зузааныг давталт бүрд авчих боломжийг олгодог.

Сонгомолт шингээлт: Яагаад бохирдол ууршиж байна вэ, харин суурь материал хэвээр байна вэ

Лазерт цэвэрлэгээний төхөөрөмж нь суурь материалаас аюулгүйгээр авч байна долгионы урт-специфик шингээлт . Жишээ нь, резинэн үлдэгдэл нь 1060 нм ширхэглэг лазерийн энерги 90% шингээдэг бол металлууд нь 65–85% ойлгодог. Энэ ялгаатай халаалт нь бохирдолыг уурших температурт хүргэдэг—нүүрстөрөгчийн үлдэгдэл нь 3500°C-аас дээш хүртэл, харин суурь материал нь 150°C-аас дээш халахгүй байгаа нь дулаан мэдрэг хайлшийг хадгалж байна.

Металлын исэл болон дэгд: Ган гадаргуугаас лазер ашиглан үр ашигтай авах

Ган болон металлын гадаргууг лазераар цөмрөөс цэвэрлэх механизм

Лазерын цэвэрлэгээний систем нь сонгомол фотоабляцийн аргаар өнгөр, бусад металл исэлтийг арилгадаг. Үндсэндээ эдгээр төхөөрөмжүүд нь хүчтэй гэрлийн цохилтыг шидээд бохирдлыг арилгадаг ч гэсэн тухайн доод металл хэвээр байгаа юм. Энэ нь мөн сонирхолтой шинжлэх ухааны үндэслэлтэй. FeO эсвэл Fe2O3-ийн нэгдлүүдийг авч үзвэл 1064 нанометр давтамжинд лазерын энерги 60-оос 80 хувь хүртэл шингээдэг. Харин энгийн ган нь лазерын энерги дийлэнхдээ ойж буцдаг бөгөөд 70 хувьтай тэнцүү ойлгоно. Дараа нь энэ нь ухаалаг байдлаар зогсож болно. Материалууд яаж урвалд орж буйгаас хамааран энэ процессын өнгөрийн давхарга дуусмагц өөрөө зогсдог. 0.1 мм зузаан өнгөрийн давхарга нь квадрат метр талбайг 8 секундэд бүрэн арилгаж чаддаг бөгөөд эмх цэгц нь эхний байдалд нь хэвээр байна.

Харьцуулах үр ашиг: Лазерийн болон элсээр цэвэрлэх аргуудын харьцуулалт

Элсээр цэвэрлэхтэй харьцуулахад лазерын систем нь гадаргууг бэлтгэх хугацааг 40%-иар бууруулж, элсний хаягдлыг цэвэрлэх зардлыг бүр багасгана. Элсээр цэвэрлэх нь зөөлөн металлуудад элсний ширхэг суулгах эрсдэлтэй байдаг бол лазерын абляци нь далайн орчинд будаг хэрэглэхэд чухал байдаг гадаргуугийн нарийн чанарыг (Ra) 1.6 мкм-ээс бага байлгана.

Туршлагын жишээ: Лазерийн цэвэрлэгээний машиныг ашиглан далайн цөмийн бүтцийг цэвэрлэх

Далайн эрэг ойрхон бүтэц дээрх төслийн хүрээнд 500Вт-ын импульст лазерийг ашиглан нүүрстөрөгчийн сталь хэсгээс 95% шөрмөсийг амжилттай арилгасан. Үйлчлэгчид хурдан цэвэрлэх ажээ (12 м²/цаг), давсны нөхцөлд хамгийн их коррозид өртөмтгий байдаг ч дэд хөрсний хонхрууд болон дулааны деформацийг үл оруулан, нарийн хэсэгт хулганы пистолетээс 300%-иар илүү нарийвчлалтай ажиллажээ.

Будаг, давхарга, полимер: Дэд хөрсөнд хамгийн бага нөлөө үзүүлэн нарийн давхарга авах

Олон давхаргат будаг, полимер давхаргыг хазайлгүй авч хаях

Лазер цэвэрлэх төхөөрөмжүүд нь сонгомол энерги шингээх аргыг ашиглан уусгагч болон зэврүүлэгчгүйгээр будгийн давхаргыг ууршуулдаг. Цохилтот лазерууд нэгэн зэрэг таван давхаргын будгийг авч чаддаг бөгөөд ган дээр 99,2% авалтын үр дүнтэй ажилладаг ба металл суурийн ямар ч алдагдалгүй байдаг. Энэ нь уламжит шар аяга ашиглан цэвэрлэх арга барилыг давуу талтай.

Лазераар будгийг авч аэроны хэсгүүдийн нарийн хяналт

Аэроны салбарт лазерын абляци нь турбины хөдөлгүүр дээрх полиуретан ба эпоксид будгийг ¥30мкм нарийвчлалтайгаар авдаг бөгөөд аэродинамик ажиллагааг хадгалж байдаг. Хүрэлцэхгүй арга нь гар аргаар авах үед үүсэх жижиг зулгуурыг зогсоож, хөнгөн цагаан хэсгүүдийн хаягдлын хувийг 67%-иар бууруулдаг нь салбарын стандартын үзүүлэлтээр тогтоогдсон.

Лазер абляцийн процесс үед дулааны мэдрэг суурь материалын дагуу тулгарч буй дутагдал

Дулааны мэдрэг полимерүүдэд 15нс-аас бага хугацаатай цохилтууд нь муруйхийг саатуулдаг. Орчин үеийн системүүд нь цогцолборт эд ангиудыг эмхэтгэх үед өмнөх загваруудтай харьцуулахад дулааны дээд хэмийг 40% бууруулдаг бөгөөд бодит хугацааны дулааны датчикуудыг нэгтгэн ажиллуулдаг.

Органик ба ангиж бодисын үлдэгдэл: Тос, тослог, бохир, болтны хайлуулгын ажлын үр дүнг цэвэрлэх

Лазер цэвэрлэх технологи ашиглан химийн нэгдлийн үлдэгдлийг ууршуулах

Лазер цэвэрлэх машин нь тос, тослогийг цэвэрлэж авна сонгомол фоторгийн задралаар , богино импульс (10–100 нс) нь металлын гадаргууг халахгүйгээр химийн нэгдлийн гинжин бүтцийг ууршуулдаг. Энэ аргыг ашиглан цагт 2 м² хүртэл хүнд тослогийн давхаргыг цэвэрлэж болно.

Хөдөлгүүрийн хэсгээс тос, тослогийг авч тавих үр дүнтэй байдал

Автомашины засвар үйлчилгээнд лазерын систем нь 150–300 Вт чадалтай үед хөдөлгүүрийн 99.7% тослогийг авч тавьдаг бөгөөд, прокладкыг гэмтээх эрсдэлтэй уусгагчийн аргаас илүү үр дүнтэй байдаг. 2023 онд хийсэн судалгаагаар лазераар цэвэрлэсэн коленвалыг дахин боловсруулахад 60%-иар бага хэмжээний цэвэрлэгээ шаардлагатай болж, хорт боловсруулалтын хэмжээг эрс бууруулдаг.

Зэвэрдэг гангаар хийсэн хийцлийн болтны хайлуулга ба өнгө алдагдлыг авч тавих

Лазерийн абляци нь гарын шарвхлаас гурван дахин хурдан цэвэрлэх бөгөөд коррозийн эсэргүүцэлтэй гадаргууг хадгална. 1064 нм-д тохируулснаар систем нь төмрийн исэлд тэмцэж, шлакийг авчрахгүйгээр Ra нарийн чанарыг 0.8 мкм-ээс доош байлгана.

Цөмийн болон төхөөрөмжийн аж ахуйн салбарт бөөмсийг цэвэрлэх

Цөмийн төхөөрөмжүүд нь лазерийн цэвэрлэгээг ашиглан цацраг идэвхитэй нүхнүүдийг авч шинээр шингэн хаягдалгүй , 10´–10µ цэвэрлэх хүчинтэй болгодог. Нарийн төхөөрөмжид 50 Вт-ын ширмэн лазер нь мельницын төхөөрөмжөөс макроскопийн аллюминийн бөөмсийг авч, багцаас багц руу халдвар дамжихаас сэргийлнэ.

Тусгай үйлдвэрийн хэрэглээ: Хольцыг цэвэрлэх болон өндөр нарийн бүрэлдэхүүн хэсгийн үйлчилгээг поддерж хийх

Резиний үйлдвэрлэлд хольцыг болон полимерүүдийг авчрахын тулд лазерийн абляцийн процесс хэрэглэх

Лазерийн абляци нь резинэн хольцын органик хуримтлалыг хүрээний нарийвчлалыг алдагдуулалгүйгээр авч огтлогдохгүй. 2023 онд Соронзон инженерийн сэтгүүл судалгаагаар импульсийн лазер нь нэг минутаас бага хугацаанд бүх хүчилтөрөгчийн суурь дээрх чөлөөт агентуудын 99,8%-ийг устгадаг бөгөөд энэ нь суурь хатуулагчийг хөндүүрлэх эрсдэлтэй бодисын уусгагчийн аргаас илүү үр дүнтэй байжээ. 1064 нм долгионы урт нь хар полимерийн үлдэгдлийг зорьж, металлын форм талбайн гадаргаас ойлгоно.

Гадаргын элэгдэлгүй орцуудыг нарийн цэвэрлэх

Хэмжээний үйлдвэрлэлд лазерын цэвэрлэгээ нь форм дүрсийг засварлах үед микрон түвшний нарийвчлалыг хадгалан ажилладаг. Зэврүүлэгч аргуудтай харьцуулахад тоног төхөөрөмжийн элэгдлийг бууруулдаг лазер нь наалдамхай бодисууд болон нүүрсөөрсөн бүрхүүлийг ¥3 мкм-ийн материалыг авч (ASTM E2921-21-ийн дагуу), автомашины үйлдвэрүүдэд форм солих зардлыг дийлэнхдээ 70%-иар бууруулдаг.

Туршлагын жишээ: Агаарын электроникт полимидийн давхарга авах лазерийн цэвэрлэгээний төхөөрөмж ашиглан

Сүүлийн үеийн агаарын олон нийтгэлийн хэрэглээнд зүүлтийн холболтын цахилгаан дамжуулах чадварыг устгах ажил хийгдсэн. Уламжлалт химийн уусгах арга нь 12% тохиолдолд мөнгөн цахилгаан хүрээлсэн холболтыг гэмтээсэн (NASA 2022 онд гэмтлийн шинжилгээний тайлан). Лазерийн цэвэрлэгээ нь 45 секундын мөчид 100% давхрааг устгаж чадах бөгөөд суурь материалыг гэмтээхгүйгээр $18,000/нэгжийн үнэтэй RF модулиудыг дахин ашиглах боломжийг олгосон.

Түгээмэл асуулт

Лазер цэвэрлэхэд фототермийн абляци гэж юу вэ?

Фототермийн абляц нь лазер цэвэрлэгээний машины хэрэгслийг гадаргуугийн доод талыг гэмтээхгүйгээр бохирдлыг арилгахад ашигладаг процессын нэг юм. Энэ нь гадаргуугийн материалыг плазм эсвэл хий болгон халааж, задлахуйц эрчим хүчийг товших замаар явагдана.

Лазер цэвэрлэгээний машины хэрэгслийг яаж зориуд тэмдэглэн арилгадаг вэ?

Лазер цэвэрлэгээний машины хэрэгсэл нь тодорхой долгионы урттай шингээлтийг ашиглан бохирдлыг зориуд тэмдэглэнэ. Янз бүрийн материалын лазерын гэрлийг ялгаатай шингээх чадвартай байдаг тул лазер нь хүссэн бусал материалыг уур болгон хувиргаж, бусад материалыг хор хөнөөлгүй байлгана.

Элсээр эвдэх зэрэг уламжлалт аргуудтай харьцуулахад лазер цэвэрлэх аргын давуу талууд юу вэ?

Лазер цэвэрлэх нь элс шахах зэрэг уламжлалт аргуудтай харьцуулахад хурдан бөгөөд хаягдлыг устгах өртгийг бууруулдаг. Энэ нь мөн зөөлөн материалд элэгдүүлэгч бөмбөлгүүдийг оруулж өгөхгүй бөгөөд давхраа наалдуулахад шаардлагатай гадаргуугийн нарийлтыг хадгалж байдаг.

Лазер цэвэрлэх төхөөрөмж нь будгийн эсвэл давхрааны олон давхаргыг арилгаж чадах уу?

Тийм ээ, лазер цэвэрлэх төхөөрөмж нь давхрааны будгийн эсвэл олон давхаргыг зэрэг арилгаж чаддаг бөгөөд дэд суурин дээр хэт их халт хийхгүйгээр арилгах үр дүнтэй байдаг.

Лазер цэвэрлэх нь дулааны мэдрэг чанартай дэд сууринд ямар нөлөө үзүүлэх вэ?

Орчин үеийн лазерын систем нь цэвэрлэх үед дулааны мэдрэг чанартай дэд сууринг хэт халтаас болон эвдрэлээс хамгаалахын тулд богино импульсын хугацаа болон бодит цагийн дулааны датчикаа ашигладаг.