Czyszczenie laserowe: definicja, typy, zalety, 5 zastosowań

by

Co to jest czyszczenie laserowe?

Czyszczenie laserowe lub laserowe czyszczenie powierzchni odnosi się do techniki wykorzystania zjawiska napromieniowania laserem do usuwania zanieczyszczeń i zanieczyszczeń z powierzchni materiału. Proces chłodzenia laserowego polega na usunięciu cienkiej górnej warstwy danego materiału, aby całkowicie pozbyć się zanieczyszczeń powierzchniowych.

Ogólnie rzecz biorąc, proces czyszczenia powierzchni lasera wymaga wiązki lasera o bardzo dużej mocy z bardzo krótkimi impulsami lasera.

czyszczenie laserowe
Przemysłowa maszyna do czyszczenia laserowego. Źródło obrazu: Optoła, Industrinė lazerinio valymo įranga, CC BY-SA 4.0

Spis treści

Jak działa czyszczenie laserowe?

Czyszczenie laserowe polega na wykorzystaniu zjawiska napromieniowania laserem do usuwania nieczystości i zanieczyszczeń z powierzchni materiału. Do procesu wybierany jest laser o dużej mocy z krótkimi impulsami laserowymi. Energia lasera jest kierowana do ablacji górnej warstwy materiału. Podczas gdy część zanieczyszczeń i nieczystości odparowuje po procesie ablacji, część pozostaje w postaci pyłu w postaci cząstek. Pył ten można później zebrać w systemie filtracji. Ten proces ablacji powtarza się aż do usunięcia wymaganej grubości górnej warstwy materiału.

Jakie są rodzaje procesów czyszczenia laserowego?

Procesy czyszczenia laserowego można podzielić na dwa różne typy:

Usuwanie powłoki:

Ten rodzaj laserowego czyszczenia powierzchni, jak sama nazwa wskazuje, odnosi się do usuwania nieczystości i zanieczyszczeń z powierzchni materiału za pomocą laserów. W tym procesie skład chemiczny i fizyczny warstwy zanieczyszczeń znacznie różni się od składu podłoża. Materiał organiczny pochłania światło lasera, podczas gdy nieorganiczne podłoże nie zostaje w żaden sposób naruszone. Na podłożu nie obserwuje się żadnych zmian mechanicznych, chemicznych ani fizycznych. Przykłady zastosowania tego procesu obejmują farbę, powłokę gumową i izolację.

Laserowe odkażanie powierzchni:

Proces laserowego odkażania powierzchni polega na usunięciu zanieczyszczeń i nieczystości znajdujących się w głębi powierzchni danego materiału. Ten proces fizycznie usuwa całą górną warstwę materiału. Przykłady zastosowania tego procesu obejmują usuwanie betonowych warstw promieniotwórczych za pomocą parowanie laserowe technika.

laska
Ablacja laserowa w roztworze. Źródło obrazu: Sahehco, laska, CC BY-SA 4.0

Jakie są zalety czyszczenia laserowego?

Zalety laserowego czyszczenia powierzchni to:

  • Laserowe czyszczenie powierzchni jest procesem bezkontaktowym, dzięki czemu jest niezwykle wygodny w aplikacji.
  • Laserowe czyszczenie powierzchni nie wiąże się z użyciem materiałów ściernych ani złych chemikaliów.
  • Laserowe czyszczenie powierzchni nie powoduje powstawania żadnych odpadów wtórnych.
  • Laserowe czyszczenie powierzchni umożliwia usuwanie drobnych warstw bez naruszania struktury lub kształtu materiału.
  • Laserowe czyszczenie powierzchni nie powoduje żadnych chemicznych, fizycznych ani mechanicznych zmian w podłożu.
  • Laserowe czyszczenie powierzchni może być wykonywane przez maszyny i roboty, co eliminuje ryzyko narażenia pracowników na promieniowanie.
  • Laserowe czyszczenie powierzchni to elastyczna technika.

Jakie są zastosowania czyszczenia laserowego?

  • Laserowe czyszczenie powierzchni jest obecnie wykorzystywane do kilku celów. Jest stosowany zarówno w przemyśle na dużą skalę, jak i na dużą skalę do różnych celów czyszczenia. Zanieczyszczenia takie jak kurz, farba, pierwiastki radioaktywne itp. Są usuwane laserem.
  • W przemyśle elektronicznym laserowe czyszczenie powierzchni służy do czyszczenia powierzchni stykowych wkładek i wtyków, a także do usuwania izolacji z przewodów elektrycznych.
  • W przemyśle gumowym do czyszczenia powierzchni form gumowych lub opon stosuje się lasery. W niektórych materiałach użycie chemikaliów jest niemożliwe do czyszczenia; czyszczenie laserowe okazuje się przydatne w przypadku takich materiałów.
  • Usuwanie warstw lakieru z budynków, samolotów, statków, samochodów itp. Wiąże się również z zastosowaniem laserowego czyszczenia powierzchni.
  • Dokładne czyszczenie mikroczipów jest również wykonywane za pomocą laserów. Laserowe czyszczenie powierzchni jest również powszechną metodą usuwania rdzy, oleju i tłuszczu.
Ablacja laserowa próbki podobnej do asteroidy
Ablacja nieregularnej powierzchni za pomocą laserów. Źródło obrazu: Travisa Brashearsa, Ablacja laserowa próbki podobnej do asteroidy, CC BY 4.0

Jakie rodzaje laserów są używane do czyszczenia laserowego?

Generalnie do laserowego czyszczenia powierzchni stosuje się lasery optyczne dużej mocy. Lasery światłowodowe wytwarzają i kierują światło lasera za pomocą elastycznego medium, które umożliwia lepsze i łatwiejsze przenoszenie wiązki światła do wymaganego miejsca przeznaczenia. Moc wyjściowa laserów światłowodowych jest wyższa niż innych typów laserów. Wysoki stosunek pola powierzchni do objętości tych wariantów laserów zapewnia ciągłą moc wyjściową rzędu kilowatów wraz z wydajnym chłodzeniem. Światłowód przyczynia się do zmniejszenia zniekształceń ścieżki optycznej spowodowanych problemami termicznymi. Lasery światłowodowe mają zwykle bardziej zwartą konstrukcję w porównaniu z laserami gazowymi lub na ciele stałym (o tej samej mocy wyjściowej) i wytwarzają wiązkę laserową o ograniczonej dyfrakcji.

Oprócz laserów światłowodowych do laserowego czyszczenia powierzchni stosuje się również lasery Nd: YAG. Lasery Nd: YAG są używane do emitowania światła w zakresie podczerwieni (blisko 946, 1064, 1120, 1320 i 1440 nm). Próbki organiczne (zanieczyszczenia powierzchniowe) składają się głównie z wody i są w stanie absorbować częstotliwość IR doświetlacza.

Powerlite NdYAG3
Laser Nd: YAG (granat itrowo-glinowy domieszkowany neodymem). Źródło obrazu: Kkmurray, Powerlite NdYAG, CC BY 3.0

Aby dowiedzieć się więcej o laserach światłowodowych, odwiedź witrynę https://techiescience.com/fiber-lasers/

Przeczytaj także:

     

Zostaw komentarz