Aké materiály a povrchy je možné čistiť pomocou laserových čističiek? (6)

Výber správneho lasera a procesných parametrov

Laserové čistenie je účinný nástroj – ale iba vtedy, keď je presne naladené. Účinnosť, efektívnosť a bezpečnosť akéhokoľvek procesu laserového čistenia závisia od správneho výberu a vyváženia viacerých parametrov lasera a skenovania. Tieto premenné priamo ovplyvňujú množstvo energie dopadajúcej na povrch, spôsob dodania tejto energie a schopnosť systému rozlíšiť nečistotu od základného materiálu.

Na dosiahnutie optimálnych výsledkov – maximálneho odstránenia nečistôt s nulovým alebo minimálnym poškodením základu – je nevyhnutné prispôsobiť nasledujúce kľúčové parametre konkrétnemu materiálu, typu nečistôt a stavu povrchu: vlnová dĺžka, šírka impulzu, fluenčia, frekvencia opakovania a rýchlosť skenovania.

Vlnová dĺžka

Vlnová dĺžka určuje farbu (alebo technickejšie povedané, úroveň energie) lúča lasera a priamo ovplyvňuje, ako materiál energiu absorbuje.

Infračervené (1064 nm, Nd:YAG alebo vláknové lasery): Účinné pre kovy a oxidy, kde hrdza alebo nečistoty absorbujú viac energie ako základný kov.

Zelená (532 nm): Ponúka lepšiu absorpciu pri určitých farbách, polyméroch a povlakoch plošných spojov.

UV (355 nm, excimerové lasery): Najvhodnejšie pre organické materiály, tenké vrstvy a citlivé povrchy, ako sú plasty alebo elektronika.

Kľúčový princíp: Vyberte vlnovú dĺžku, ktorá je vysoko absorbovaná nečistotou, ale minimálne absorbovaná podkladom, čo zabezpečuje selektívne odstránenie.

Šírka impulzu (trvanie impulzu)

Šírka impulzu určuje, ako dlho trvá každý laserový impulz – bežne sa meria v nanosekundách (ns), pikosekundách (ps) alebo femtosekundách (fs). Určuje, ako rýchlo sa energia dodáva.

Nanosekundové lasery (ns): Bežné v priemyselnom čistení; účinné na hrdzu, farbu a nálety, ale môžu spôsobiť mierne tepelné účinky.

Pikosekundové lasery (ps): Dodávajú energiu rýchlejšie, s menším prenosom tepla do podkladu – ideálne pre presné aplikácie.

Femtosekundové lasery (fs): Ultrakrátké impulzy, ktoré vytvárajú efekt „studeného odparenia“ – vynikajúce pre tepelne citlivé materiály alebo povrchy na mikro-úrovni.

Krátky trvaním impulzov znižuje tepelnú difúziu, čím minimalizuje tepelne ovplyvnenú zónu (HAZ) a zachováva integritu podkladu, najmä pri reflexných alebo nízkotaviacich materiáloch.

Fluencie (hustota energie)

Fluencia je množstvo energie dodanej na jednotku plochy na impulz (Jouly na cm²). Je jedným z najdôležitejších parametrov určujúcich účinnosť čistenia.

Nízka fluencia (<1 J/cm²): Môže byť nedostatočná na odstránenie nečistôt alebo odstraňuje len ľahko prichytené materiály.

Stredná fluencia (1–5 J/cm²): Účinná pre väčšinu bežných nečistôt, ako hrdza, oxidy a farba.

Vysoká fluencia (>5 J/cm²): Potrebná pre hrubé alebo tvrdo uchytené vrstvy, ale hrozí poškodením podkladu, ak nie je riadne kontrolovaná.

Optimálna fluencia závisí od pevnosti väzby kontaminantu a jeho tepelných vlastností. Prekročenie prahu ablácie zabezpečuje čistenie, ale by nemalo prekročiť prah poškodenia podkladu.

Frekvencia opakovania (frekvencia impulzov)

Frekvencia opakovania označuje počet laserových impulzov vyžarovaných za sekundu, zvyčajne sa meria v kilohertzoch (kHz).

Nízke frekvencie opakovania (<10 kHz): Vyššia energia na impulz, ale nižšia priepustnosť; vhodné pre presné a hlboké čistenie.

Vysoké frekvencie opakovania (10–200+ kHz): Umožňujú rýchlejšie rýchlosti čistenia, ale znížujú energiu jednotlivých impulzov; vhodné pre ľahkú kontamináciu a pokrytie veľkých plôch.

Kompromis: Vyššia frekvencia opakovania zvyšuje produktivitu, ale môže zvýšiť kumulatívne tepelné zaťaženie. Frekvenciu opakovania je potrebné vyvážiť so rýchlosťou skenovania a časom chladenia.

Rýchlosť skenovania

Rýchlosť skenovania je rýchlosť, akou sa laserový lúč pohybuje po povrchu, zvyčajne v mm/s alebo m/min. Priamo ovplyvňuje množstvo energie dodanej do danej oblasti.

Pomalšie rýchlosti skenovania: Viac energie na jednotku plochy; lepšie pre hrubé alebo odolné nečistoty, ale s vyšším rizikom ohrevu podkladu.

Rýchlejšie rýchlosti skenovania: Menšia doba zotrvania; ideálne pre tenké vrstvy, hodnotné povrchy alebo komponenty s nízkou toleranciou.

Tip na optimalizáciu: Rýchlosť skenovania musí byť prispôsobená frekvencii opakovania a prekryvu bodov, aby sa zabezpečilo rovnomerné pokrytie bez nadmerného vystavenia.

Laserové čistenie nie je len o tom, namieriť laser a spustiť ho – ide o jemne ladený inžiniersky proces. Výber správnej kombinácie laserových a procesných parametrov je nevyhnutný pre zabezpečenie vysokého výkonu čistenia s minimálnym rizikom.

Vlnová dĺžka riadi absorpciu špecifickú pre materiál.

Dĺžka impulzu určuje, ako ostro je energia dodaná.

Hustota toku energie určuje ablačný výkon.

Frekvencia opakovania ovplyvňuje rýchlosť spracovania a tepelné hromadenie.

Rýchlosť skenovania vyvažuje dodávanie energie a pokrytie povrchu.

Každý parameter ovplyvňuje ostatné. Pre každé úspešné použitie – či už ide o odstraňovanie hrdze z ocele, odstránenie farby z hliníka alebo odstránenie vrstvy z keramiky – je nevyhnutné tieto nastavenia starostlivo optimalizovať na základe vlastností materiálu, charakteristik nečistôt a požadovanej presnosti.

Keď je laserové čistenie správne nakonfigurované, stáva sa vysoce efektívnym, bezkontaktným a selektívnym procesom vhodným aj pre najnáročnejšie prostredia.