Ang high-end na pagmamanupaktura at pagtitipid ng enerhiya at pagbabawas ng emisyon ay may lalong kagyat na pangangailangan para sa mga advanced na proseso. Sa mga tuntunin ng pang-industriya na paggamot sa ibabaw, mayroong isang kagyat na pangangailangan para sa isang komprehensibong pag-upgrade ng teknolohiya at mga proseso. Ang mga tradisyunal na proseso ng paglilinis ng industriya, tulad ng paglilinis ng mekanikal na friction, paglilinis ng kaagnasan ng kemikal, paglilinis ng malakas na epekto, paglilinis ng ultrasonic na may mataas na dalas, hindi lamang may mahabang cycle ng paglilinis, ngunit mahirap i-automate, may nakakapinsalang epekto sa kapaligiran, at nabigo na makamit ang nais na epekto sa paglilinis. Hindi nito matutugunan ang mga pangangailangan ng pinong pagproseso.
Gayunpaman, sa lalong tumitinding mga kontradiksyon sa pagitan ng proteksyon sa kapaligiran, mataas na kahusayan at mataas na katumpakan, ang mga tradisyonal na pamamaraan sa paglilinis ng industriya ay lubhang hinahamon. Kasabay nito, ang iba't ibang mga teknolohiya sa paglilinis na nakakatulong sa proteksyon sa kapaligiran at angkop para sa mga bahagi sa larangan ng ultra-finishing ay lumitaw, at ang teknolohiya ng paglilinis ng laser ay isa sa kanila.
Konsepto ng Paglilinis ng Laser
Ang paglilinis ng laser ay isang teknolohiya na gumagamit ng nakatutok na laser upang kumilos sa ibabaw ng isang materyal upang mabilis na mag-vaporize o mag-alis ng mga kontaminant sa ibabaw, upang linisin ang ibabaw ng materyal. Kung ikukumpara sa iba't ibang tradisyonal na pisikal o kemikal na pamamaraan ng paglilinis, ang paglilinis ng laser ay may mga katangian na walang kontak, walang mga consumable, walang polusyon, mataas na katumpakan, walang pinsala o maliit na pinsala, at isang perpektong pagpipilian para sa isang bagong henerasyon ng teknolohiya sa paglilinis ng industriya.
Prinsipyo sa Paggana ng Laser Cleaning Machine
Ang prinsipyo ng makina ng paglilinis ng laser ay mas kumplikado, at maaaring kabilang ang parehong pisikal at kemikal na mga proseso. Sa maraming mga kaso, ang mga pisikal na proseso ang pangunahing proseso, na sinamahan ng ilang mga reaksiyong kemikal. Ang mga pangunahing proseso ay maaaring uriin sa 3 kategorya, kabilang ang proseso ng gasification, proseso ng shock, at proseso ng oscillation.
Proseso ng Gasification
Kapag ang high-energy laser ay na-irradiated sa ibabaw ng materyal, ang ibabaw ay sumisipsip ng laser energy at binago ito sa panloob na enerhiya, upang ang temperatura sa ibabaw ay mabilis na tumaas at umabot sa itaas ng temperatura ng singaw ng materyal, upang ang mga pollutant ay ihiwalay mula sa ibabaw ng materyal sa anyo ng singaw. Ang selective vaporization ay kadalasang nangyayari kapag ang absorption rate ng laser light ng mga contaminant sa ibabaw ay mas mataas kaysa sa substrate. Ang isang karaniwang kaso ng aplikasyon ay ang paglilinis ng dumi sa mga ibabaw ng bato. Tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba, ang mga pollutant sa ibabaw ng bato ay may malakas na pagsipsip ng laser at mabilis na na-vaporize. Kapag ang mga pollutant ay tinanggal at ang laser ay na-irradiated sa ibabaw ng bato, ang pagsipsip ay mahina, mas maraming enerhiya ng laser ang nakakalat sa ibabaw ng bato, ang pagbabago ng temperatura ng ibabaw ng bato ay maliit, at ang ibabaw ng bato ay protektado mula sa pinsala.
Ang isang tipikal na prosesong nakabatay sa kemikal ay nangyayari kapag ang isang laser sa ultraviolet band ay ginagamit upang linisin ang mga organikong kontaminant, na tinatawag na laser ablation. Ang mga ultraviolet laser ay may maikling wavelength at mataas na enerhiya ng photon. Halimbawa, ang KrF excimer lasers ay may wavelength na 248 nm at photon energy na kasing taas ng 5 eV, na 40 beses na mas mataas kaysa CO2 enerhiya ng laser photon (0.12 eV). Ang ganitong mataas na enerhiya ng photon ay sapat na upang sirain ang mga molekular na bono ng organikong bagay, upang ang CC, CH, CO, atbp. sa mga organikong pollutant ay masira pagkatapos masipsip ang enerhiya ng photon ng laser, na nagreresulta sa pyrolysis gasification at pagtanggal mula sa ibabaw.
Proseso ng Pagkabigla
Ang proseso ng pagkabigla ay isang serye ng mga reaksyon na nagaganap sa panahon ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng laser at ng materyal, at pagkatapos ay nabuo ang isang shock wave sa ibabaw ng materyal. Sa ilalim ng pagkilos ng shock wave, ang mga contaminant sa ibabaw ay nasira at nagiging alikabok o mga labi na natanggal sa ibabaw. Maraming mga mekanismo na nagdudulot ng mga shock wave, kabilang ang plasma, singaw, at mabilis na pagpapalawak at pag-urong ng thermal. Gamit ang mga plasma shock wave bilang isang halimbawa, posibleng madaling maunawaan kung paano ang proseso ng pagkabigla sa paglilinis ng laser ay nag-aalis ng mga kontaminado sa ibabaw. Gamit ang paggamit ng ultra-short pulse width (ns) at ultra-high peak power (107–1010 W/cm2) lasers, ang temperatura sa ibabaw ay tataas pa rin nang husto kahit na ang surface ay madaling sumisipsip ng laser, na umaabot kaagad sa vaporization temperature. Sa itaas, ang singaw na nabuo sa itaas ng ibabaw ng materyal, tulad ng ipinapakita sa (a) sa sumusunod na pigura. Ang temperatura ng singaw ay maaaring umabot sa 104 - 105 K, na maaaring mag-ionize ng singaw mismo o ang nakapaligid na hangin upang bumuo ng isang plasma. Haharangan ng plasma ang laser mula sa pag-abot sa ibabaw ng materyal, at ang pagsingaw ng ibabaw ng materyal ay maaaring huminto, ngunit ang plasma ay patuloy na sumisipsip ng enerhiya ng laser, at ang temperatura ay patuloy na tataas, na bumubuo ng isang naisalokal na estado ng ultra-mataas na temperatura at mataas na presyon, na gumagawa ng isang agarang 1-100 kbar sa ibabaw ng materyal. Ang epekto ay unti-unting inililipat sa loob ng materyal, tulad ng ipinapakita sa Mga Figure (b) at (c) sa ibaba. Sa ilalim ng pagkilos ng shock wave, ang mga contaminant sa ibabaw ay nahahati sa maliliit na alikabok, mga particle o mga fragment. Kapag ang laser ay inilalayo mula sa posisyon ng pag-iilaw, ang plasma ay nawawala at ang isang negatibong presyon ay nabuo nang lokal, at ang mga particle o mga labi ng mga kontaminant ay inaalis mula sa ibabaw, tulad ng ipinapakita sa Figure (d) sa ibaba.
Proseso ng Oscillation
Sa ilalim ng pagkilos ng mga maikling pulso, ang mga proseso ng pag-init at paglamig ng materyal ay napakabilis. Dahil ang iba't ibang mga materyales ay may iba't ibang mga thermal expansion coefficients, sa ilalim ng pag-iilaw ng short-pulse laser, ang mga contaminant sa ibabaw at ang substrate ay sasailalim sa high-frequency thermal expansion at contraction ng iba't ibang degree, na nagreresulta sa oscillation, na nagiging sanhi ng mga contaminants upang matuklasan ang ibabaw ng materyal. Sa panahon ng proseso ng pagtuklap na ito, maaaring hindi mangyari ang singaw ng materyal, at maaaring hindi mabuo ang plasma. Sa halip, ang puwersa ng paggugupit na nabuo sa interface ng contaminant at ang substrate sa ilalim ng pagkilos ng oscillation ay sumisira sa bono sa pagitan ng contaminant at substrate. . Ipinakita ng mga pag-aaral na kapag ang anggulo ng insidente ng laser ay bahagyang tumaas, ang contact sa pagitan ng laser at ang kontaminasyon ng particle at ang interface ng substrate ay maaaring tumaas, ang threshold ng paglilinis ng laser ay maaaring mabawasan, ang epekto ng oscillation ay mas malinaw, at ang kahusayan sa paglilinis ay mas mataas. Gayunpaman, ang anggulo ng insidente ay hindi dapat masyadong malaki. Ang masyadong malaking anggulo ng insidente ay magbabawas sa density ng enerhiya na kumikilos sa ibabaw ng materyal at magpahina sa kakayahan sa paglilinis ng laser.
Mga Aplikasyon sa Industriya ng Laser Cleaners
Industriya ng amag
Ang laser cleaner ay maaaring mapagtanto ang non-contact na paglilinis ng amag, na napakaligtas para sa ibabaw ng amag, masisiguro ang katumpakan nito, at maaaring linisin ang sub-micron na mga particle ng dumi na hindi maalis ng tradisyonal na mga pamamaraan ng paglilinis, upang makamit ang tunay na walang polusyon, mahusay at mataas na kalidad na paglilinis.
Industriya ng Instrumentong Katumpakan
Ang industriya ng katumpakan ng makinarya ay madalas na kailangang mag-alis ng mga ester at mineral na langis na ginagamit para sa pagpapadulas at paglaban sa kaagnasan mula sa mga bahagi, kadalasang kemikal, at ang paglilinis ng kemikal ay kadalasang nag-iiwan ng mga nalalabi. Maaaring ganap na alisin ng laser deesterification ang mga ester at mineral na langis nang hindi nasisira ang ibabaw ng mga bahagi. Itinataguyod ng laser ang sumasabog na gasification ng manipis na layer ng oxide sa ibabaw ng bahagi upang bumuo ng shock wave, na nagreresulta sa pag-alis ng mga contaminant sa halip na mekanikal na pakikipag-ugnayan.
Industriya ng Riles
Sa kasalukuyan, ang lahat ng pre-welding cleaning ng mga riles ay gumagamit ng grinding wheel at abrasive belt grinding type cleaning, na nagiging sanhi ng malubhang pinsala sa substrate at malubhang natitirang stress, at kumonsumo ng maraming grinding wheel consumables bawat taon, na magastos at nagiging sanhi ng malubhang polusyon ng alikabok sa kapaligiran. Ang laser cleaning ay maaaring magbigay ng mataas na kalidad at mahusay na green cleaning technology para sa high-speed railway track laying production ng aking bansa, lutasin ang mga problema sa itaas, alisin ang mga depekto sa welding gaya ng walang putol na mga butas sa riles at gray spot, at pagbutihin ang katatagan at kaligtasan ng high-speed railway operation ng aking bansa.
Industriyang panghimpapawid
Ang ibabaw ng sasakyang panghimpapawid ay kailangang muling ipinta pagkatapos ng isang tiyak na tagal ng panahon, ngunit ang orihinal na lumang pintura ay kailangang ganap na alisin bago magpinta. Ang pagbabad/pagpupunas ng kemikal ay ang pangunahing paraan ng pagtanggal ng pintura sa larangan ng abyasyon. Ang pamamaraang ito ay nagreresulta sa isang malaking halaga ng chemical auxiliary waste, at imposibleng makamit ang lokal na pagpapanatili at pagtanggal ng pintura. Ang prosesong ito ay mabigat sa trabaho at nakakapinsala sa kalusugan. Ang laser cleaning ay nagbibigay-daan sa mataas na kalidad na pag-alis ng pintura sa ibabaw ng balat ng sasakyang panghimpapawid at madaling awtomatiko para sa produksyon. Sa kasalukuyan, ang teknolohiya ng paglilinis ng laser ay inilapat sa pagpapanatili ng ilang mga high-end na modelo.
Industriya ng Barko
Sa kasalukuyan, ang paglilinis ng pre-production ng mga barko ay pangunahing gumagamit ng sand blasting method. Ang paraan ng sand blasting ay nagdulot ng malubhang polusyon ng alikabok sa kapaligiran at unti-unting ipinagbawal, na nagreresulta sa pagbawas o kahit na pagsususpinde ng produksyon ng mga tagagawa ng barko. Ang teknolohiya sa paglilinis ng laser ay magbibigay ng berde at walang polusyon na solusyon sa paglilinis para sa anti-corrosion spraying sa ibabaw ng barko.
Pang-armas
Ang teknolohiya ng paglilinis ng laser ay malawakang ginagamit sa pagpapanatili ng armas. Ang sistema ng paglilinis ng laser ay maaaring alisin ang kalawang at mga contaminants nang mahusay at mabilis, at maaaring piliin ang bahagi ng paglilinis upang mapagtanto ang automation ng paglilinis. Gamit ang paglilinis ng laser, hindi lamang ang kalinisan ay mas mataas kaysa sa proseso ng paglilinis ng kemikal, ngunit halos walang pinsala sa ibabaw ng bagay. Sa pamamagitan ng pagtatakda ng iba't ibang mga parameter, ang laser cleaning machine ay maaari ding bumuo ng isang siksik na oxide protective film o metal na natutunaw na layer sa ibabaw ng mga bagay na metal upang mapabuti ang lakas ng ibabaw at paglaban sa kaagnasan. Ang basurang inalis ng laser ay karaniwang hindi nakakadumi sa kapaligiran, at maaari rin itong patakbuhin sa malayo, na epektibong binabawasan ang pinsala sa kalusugan ng operator.
Panlabas ng Gusali
Parami nang parami ang mga skyscraper na itinatayo, at ang problema sa paglilinis ng pagtatayo ng mga panlabas na pader ay lalong naging prominente. Nililinis ng sistema ng paglilinis ng laser ang mga panlabas na dingding ng mga gusali sa pamamagitan ng mga optical fiber. Ang solusyon na may maximum na haba na 70 metro ay maaaring epektibong linisin ang iba't ibang mga pollutant sa iba't ibang mga bato, metal at salamin, at ang kahusayan nito ay mas mataas kaysa sa karaniwang paglilinis. Maaari rin nitong alisin ang mga itim na batik at mantsa mula sa iba't ibang mga bato sa mga gusali. Ang pagsubok sa paglilinis ng sistema ng paglilinis ng laser sa mga gusali at monumento ng bato ay nagpapakita na ang paglilinis ng laser ay may magandang epekto sa pagprotekta sa hitsura ng mga sinaunang gusali.
Industriya ng electronics
Gumagamit ang industriya ng electronics ng mga laser para mag-alis ng mga oxide: Ang industriya ng electronics ay nangangailangan ng high-precision na decontamination, at ang laser deoxidation ay partikular na angkop. Ang mga pin ng bahagi ay dapat na lubusang na-deoxidize bago ang paghihinang ng board upang matiyak ang pinakamainam na pakikipag-ugnay sa kuryente at ang mga pin ay hindi dapat masira sa panahon ng proseso ng pag-decontamination. Ang paglilinis ng laser ay maaaring matugunan ang mga kinakailangan ng paggamit, at ang kahusayan ay napakataas, at isang laser irradiation lamang ang kinakailangan para sa bawat karayom.
Nuclear Power Plant
Ginagamit din ang mga sistema ng paglilinis ng laser sa paglilinis ng mga tubo ng reaktor sa mga nuclear power plant. Gumagamit ito ng optical fiber upang ipasok ang isang high-power laser beam sa reactor upang direktang alisin ang radioactive dust, at ang nalinis na materyal ay madaling linisin. At dahil ito ay pinapatakbo mula sa malayo, ang kaligtasan ng mga tauhan ay masisiguro.
Buod
Ang maunlad na industriya ng pagmamanupaktura ngayon ay naging pangunahing taas ng internasyonal na kompetisyon. Bilang isang advanced na sistema sa pagmamanupaktura ng laser, ang makina ng paglilinis ng laser ay may malaking potensyal para sa halaga ng aplikasyon sa pagpapaunlad ng industriya. Ang masiglang pagbuo ng teknolohiya sa paglilinis ng laser ay may napakahalagang estratehikong kahalagahan para sa pag-unlad ng ekonomiya at panlipunan.
