Какие материалы и поверхности можно очищать с помощью лазерных очистных машин?(6)

Выбор подходящего лазера и параметров процесса

Лазерная очистка — это мощный инструмент, но только при точной настройке. Эффективность, производительность и безопасность любого процесса лазерной очистки зависят от правильного выбора и балансировки множества параметров лазера и сканирования. Эти переменные напрямую определяют количество энергии, поступающей на поверхность, способ её подачи и качество различения системой загрязнения и основы.

Для достижения оптимальных результатов — максимального удаления загрязнений при нулевом или минимальном повреждении основы — необходимо тщательно настроить следующие ключевые параметры в зависимости от конкретного материала, типа загрязнения и состояния поверхности: длина волны, длительность импульса, плотность энергии, частота повторения импульсов и скорость сканирования.

Длина волны

Длина волны определяет цвет (или, более технически, уровень энергии) лазерного луча и напрямую влияет на то, как материал поглощает энергию.

Инфракрасный диапазон (1064 нм, Nd:YAG или волоконные лазеры): эффективен для металлов и оксидов, где ржавчина или загрязнения поглощают больше энергии, чем основной металл.

Зелёный (532 нм): обеспечивает лучшее поглощение в некоторых красках, полимерах и покрытиях печатных плат.

Ультрафиолетовый (355 нм, эксимерные лазеры): наилучший выбор для органических материалов, тонких плёнок и деликатных поверхностей, таких как пластик или электроника.

Основной принцип: выбирайте длину волны, которая сильно поглощается загрязнением, но слабо — основой, что обеспечивает селективное удаление.

Длительность импульса

Ширина импульса определяет продолжительность каждого лазерного импульса — обычно измеряется в наносекундах (нс), пикосекундах (пс) или фемтосекундах (фс). Определяет, насколько быстро подводится энергия.

Лазеры с наносекундными импульсами (нс): распространены в промышленной очистке; эффективны для удаления ржавчины, краски и окалины, но могут вызывать незначительные тепловые эффекты.

Пикосекундные лазеры (пс): подают энергию быстрее, с меньшей передачей тепла в основу — идеальны для прецизионных применений.

Фемтосекундные лазеры (фс): сверхкороткие импульсы, создающие эффект «холодной абляции» — отлично подходят для термочувствительных материалов или поверхностей на микроуровне.

Более короткая длительность импульсов уменьшает диффузию тепла, минимизируя зону термического воздействия (ЗТВ) и сохраняя целостность основы, особенно на отражающих или материалах с низкой температурой плавления.

Плотность энергии (Флюенс)

Флюенс — это количество энергии, подаваемой на единицу площади за импульс (Джоули на см²). Это один из наиболее важных параметров, определяющих эффективность очистки.

Низкая плотность энергии (<1 Дж/см²): может быть недостаточной для абляции загрязнений или позволяет удалять только слабо прикреплённые материалы.

Средняя плотность энергии (1–5 Дж/см²): эффективна для удаления наиболее распространённых загрязнений, таких как ржавчина, оксиды и краска.

Высокая плотность энергии (>5 Дж/см²): необходима для толстых или стойких слоёв загрязнений, но при неправильном контроле существует риск повреждения основы.

Оптимальная плотность энергии зависит от прочности связи загрязнения с поверхностью и его тепловых свойств. Превышение порога абляции обеспечивает очистку, но не должно превышать порог повреждения основы.

Частота повторения импульсов (частота импульсов)

Частота повторения — это количество лазерных импульсов, излучаемых в секунду, обычно измеряется в килогерцах (кГц).

Низкие частоты повторения (<10 кГц): более высокая энергия на импульс, но меньшая производительность; подходят для точной и глубокой очистки.

Высокие частоты повторения (10–200+ кГц): обеспечивают более высокую скорость очистки, но снижают энергию отдельного импульса; подходят для слабых загрязнений и обработки больших площадей.

Компромисс: более высокая частота повторения повышает производительность, но может увеличить суммарную тепловую нагрузку. Частоту повторения необходимо сбалансировать со скоростью сканирования и временем охлаждения.

Скорость сканирования

Скорость сканирования — это скорость перемещения лазерного луча по поверхности, обычно измеряемая в мм/с или м/мин. Она напрямую влияет на количество энергии, подаваемой на определённый участок.

Медленная скорость сканирования: больше энергии на единицу площади; лучше подходит для толстых или стойких загрязнений, но с повышенным риском нагрева основы.

Высокая скорость сканирования: меньше времени выдержки; идеальна для тонких слоёв, ценных поверхностей или компонентов с малым допуском.

Рекомендация по оптимизации: скорость сканирования должна соответствовать частоте повторения и степени перекрытия пятна для обеспечения равномерного покрытия без переоблучения.

Лазерная очистка — это не просто направление лазера и его включение; это тонко настроенный инженерный процесс. Выбор правильного сочетания параметров лазера и технологического процесса имеет решающее значение для обеспечения высокой эффективности очистки при минимальном риске.

Длина волны определяет поглощение, специфичное для материала.

Ширина импульса определяет, насколько резко подводится энергия.

Плотность энергии определяет мощность абляции.

Частота повторения влияет на скорость обработки и накопление тепла.

Скорость сканирования обеспечивает баланс между подводом энергии и покрытием поверхности.

Каждый параметр влияет на остальные. Для любого успешного применения — будь то очистка стали от ржавчины, удаление краски с алюминия или снятие пленки с керамики — эти параметры необходимо тщательно оптимизировать с учетом свойств материала, характеристик загрязнений и требуемой точности.

При правильной настройке лазерная очистка становится высокоэффективным, бесконтактным и избирательным процессом, подходящим даже для самых сложных условий.