Які матеріали та поверхні можна очищати за допомогою лазерних очисних машин? (6)

Вибір правильного лазера та параметрів процесу

Лазерне очищення — це потужний інструмент, але лише за умови його точного налаштування. Ефективність, продуктивність і безпека будь-якого процесу лазерного очищення залежать від правильного вибору та збалансування кількох параметрів лазера та сканування. Ці змінні безпосередньо визначають, скільки енергії досягає поверхні, як ця енергія подається та наскільки добре система розрізняє забруднення та основу.

Для досягнення оптимальних результатів — максимально можливого видалення забруднень із нульовим або мінімальним пошкодженням основи — необхідно адаптувати такі ключові параметри під конкретний матеріал, тип забруднення та стан поверхні: довжину хвилі, ширину імпульсу, густину енергії, частоту повторень та швидкість сканування.

Довжина хвилі

Довжина хвилі визначає колір (або, більш технічно, рівень енергії) лазерного променя і безпосередньо впливає на те, як матеріал поглинає енергію.

Інфрачервоне (1064 нм, Nd:YAG або волоконні лазери): ефективний для металів та оксидів, де іржа чи забруднення поглинають більше енергії, ніж основний метал.

Зелений (532 нм): забезпечує краще поглинання певних фарб, полімерів та покриттів друкованих плат.

Ультрафіолетовий (355 нм, екзимерні лазери): найкращий для органічних матеріалів, тонких плівок та делікатних поверхонь, таких як пластик або електроніка.

Ключовий принцип: обирайте довжину хвилі, яку сильно поглинає забруднення, але мінімально — основа, забезпечуючи селективне видалення.

Тривалість імпульсу (Ширина імпульсу)

Ширина імпульсу визначає, скільки триває кожен лазерний імпульс — зазвичай вимірюється в наносекундах (нс), пікосекундах (пс) або фемтосекундах (фс). Вона визначає швидкість подачі енергії.

Наносекундні лазери (нс): поширені у промисловому очищенні; ефективні для іржі, фарби та нагару, але можуть спричиняти незначні теплові ефекти.

Пікосекундні лазери (пс): подають енергію швидше, з меншою передачею тепла в основу — ідеальні для прецизійних застосувань.

Фемтосекундні лазери (fs): ультракороткі імпульси, що створюють ефект «холодного абляційного видалення» — чудово підходять для матеріалів, чутливих до нагріву, або поверхонь мікророзмірів.

Коротші тривалості імпульсів зменшують розповсюдження тепла, мінімізуючи зону термічного впливу (HAZ) і зберігаючи цілісність основи, особливо на відбиваючих або низькоплавких матеріалах.

Густина енергії (Fluence)

Густина енергії — це кількість енергії, поданої на одиницю площі за один імпульс (Джоулі на см²). Це один із найважливіших параметрів для визначення ефективності очищення.

Низька густина енергії (<1 Дж/см²): може бути недостатньою для абляції забруднюючого шару або дозволяє видаляти лише слабко прикріплені матеріали.

Помірна густина енергії (1–5 Дж/см²): ефективна для більшості поширених забруднювачів, таких як іржа, оксиди та фарба.

Висока густина енергії (>5 Дж/см²): необхідна для товстих або стійких шарів, але може пошкодити основу, якщо параметри не будуть правильно контрольовані.

Оптимальна густина потоку залежить від міцності зв'язку забруднюючих речовин і їхніх термічних властивостей. Перевищення порогу абляції забезпечує очищення, але не повинно перевищувати поріг пошкодження основи.

Частота повторень (частота імпульсів)

Частота повторень вказує на кількість лазерних імпульсів, що випромінюються за секунду, зазвичай вимірюється в кілогерцах (кГц).

Низькі частоти повторень (<10 кГц): вища енергія на імпульс, але повільніший процес; корисні для точного та глибокого очищення.

Високі частоти повторень (10–200+ кГц): дозволяють досягти більших швидкостей очищення, але знижують енергію окремого імпульсу; корисні для легких забруднень і охоплення великих площ.

Компроміс: вища частота повторень підвищує продуктивність, але може збільшити накопичене теплове навантаження. Частоту повторень слід узгоджувати зі швидкістю сканування та часом охолодження.

Швидкість сканування

Швидкість сканування — це швидкість, з якою лазерний промінь рухається по поверхні, зазвичай вимірюється в мм/с або м/хв. Безпосередньо впливає на кількість енергії, що надається на певну ділянку.

Повільніші швидкості сканування: більше енергії на одиницю площі; краще підходять для товстих або стійких забруднень, але з вищим ризиком нагрівання основи.

Швидкіші швидкості сканування: менший час затримки; ідеально для тонких шарів, цінних поверхонь або компонентів із низькою допусковою здатністю.

Порада щодо оптимізації: швидкість сканування має відповідати частоті повторення і перекриттю точок для забезпечення рівномірного покриття без надмірного впливу.

Лазерне очищення — це не просто спрямування лазера та постріл; це точно налагоджений інженерний процес. Вибір правильного поєднання лазерних і технологічних параметрів є обов’язковим для забезпечення високоякісного очищення з мінімальним ризиком.

Довжина хвилі визначає поглинання, специфічне для матеріалу.

Тривалість імпульсу визначає, наскільки різко подається енергія.

Щільність потоку визначає потужність абляції.

Частота повторення впливає на швидкість обробки та накопичення тепла.

Швидкість сканування забезпечує баланс між подачею енергії та покриттям поверхні.

Кожен параметр впливає на інші. Для будь-якого успішного застосування — чи то очищення ржавчини зі сталі, видалення фарби з алюмінію чи зняття плівки з кераміки — ці параметри необхідно ретельно оптимізувати з урахуванням властивостей матеріалу, характеристик забруднень та необхідної точності.

Правильно налаштований процес лазерного очищення стає високоефективним, безконтактним і селективним, що робить його придатним навіть для найвимогливіших умов.