Tehnologia de curățare cu laser este o aplicație de succes a tehnologiei laser în domeniul ingineriei. Principiul său de bază este de a utiliza densitatea mare de energie a laserului pentru a interacționa cu contaminanții atașați la baza piesei de prelucrat pentru a provoca expansiune termică instantanee, topire, volatilizare a gazelor etc. Contaminanții sunt separați de baza piesei de prelucrat. Tehnologia de curățare cu laser are caracteristicile de înaltă eficiență, protecție a mediului și economisire a energiei și a fost folosită cu succes în curățarea mucegaiului anvelopelor, îndepărtarea vopselei caroseriei aeronavelor, restaurarea relicvelor culturale și în alte domenii.
Tehnologia tradițională de curățare include curățarea mecanică prin frecare (sablare, curățare cu pistol cu apă la presiune înaltă etc.), curățarea chimică prin coroziune, curățarea cu ultrasunete, curățarea cu gheață carbonică etc. Aceste tehnologii de curățare au fost utilizate pe scară largă în toate domeniile vieții, cum ar fi sablare. prin alegerea abrazivului cu duritate diferită poate curăța pete de broderie metalică, bavuri de suprafață metalică, acoperire conformă pe suprafața plăcii de circuite, etc. Tehnologia de curățare prin coroziune chimică este utilizată pe scară largă în curățarea suprafeței echipamentelor cu scara de ulei, curățarea calamului cazanului, curățarea conductelor de ulei. si alte domenii. Deși aceste tehnologii de curățare au fost dezvoltate și maturizate, există încă unele probleme, cum ar fi curățarea prin sablare este ușor de cauzat deteriorarea suprafeței tratate, curățarea chimică prin coroziune va provoca poluarea mediului, iar tratarea necorespunzătoare va duce la curățarea coroziunii suprafeței.
Apariția tehnologiei de curățare cu laser este o revoluție în tehnologia de curățare. Tehnologia de curățare cu laser profită de avantajele laserului, cum ar fi densitatea ridicată a energiei, precizia ridicată și transmisia eficientă. În comparație cu tehnologia tradițională de curățare, are avantaje evidente în eficiența curățării, acuratețea curățării, locația de curățare etc. și poate evita în mod eficient problemele cauzate de tehnologiile de curățare, cum ar fi curățarea prin coroziune chimică. poluarea mediului înconjurător și nu va cauza deteriorarea substratului.
Principiul curățării cu laser
Deci, ce este curățarea cu laser? Curățarea cu laser este procesul de îndepărtare a materialului de pe suprafețele solide (sau uneori lichide) prin expunerea la un fascicul laser. La o influență laser scăzută, materialul este încălzit de energia laser absorbită și se evaporă sau se sublimează. La o fluență mare a laserului, materialul este adesea transformat într-o plasmă. De obicei, curățarea cu laser implică îndepărtarea materialului cu un laser pulsat, dar dacă intensitatea laserului este suficient de mare, un fascicul laser cu undă continuă poate fi folosit pentru a elimina materialul. Laserele cu excimeri ultraviolete profunde sunt utilizate în principal pentru fotoablație. Lungimea de undă laser utilizată pentru fotoablație este de aproximativ 200 nm. Adâncimea la care energia laser este absorbită și cantitatea de material îndepărtată de un singur impuls laser depind de proprietățile optice ale materialului, precum și de lungimea de undă laser și lungimea impulsului. Masa totală ablată de la țintă per impuls laser este adesea denumită rata de ablație. Caracteristicile radiației laser, cum ar fi fasciculul laser, viteza de scanare și acoperirea liniei de scanare pot afecta în mod semnificativ procesul de ablație.
Aplicarea tehnologiei de curățare cu laser
(1) Câmp semiconductor
Vaferele semiconductoare și substraturile optice au același proces în procesul de prelucrare, adică materia primă este prelucrată în forma necesară sub formă de tăiere, măcinare etc. În acest proces, sunt introduse particule poluante, care sunt greu de îndepărtat iar poluarea repetată este o problemă serioasă. Contaminanții de pe suprafața plachetelor semiconductoare vor afecta calitatea imprimării plăcilor de circuite, reducând astfel durata de viață a cipurilor semiconductoare. Contaminanții de pe suprafața substratului optic vor afecta calitatea dispozitivului optic și a acoperirii, ceea ce poate duce la energie neuniformă și poate scurta durata de viață. Deoarece curățarea uscată cu laser este ușor de cauzat deteriorarea suprafeței substratului, această metodă de curățare este rar utilizată la curățarea plachetelor semiconductoare și a substraturilor optice, iar curățarea umedă cu laser și curățarea cu unde de șoc cu laser-plasmă au aplicații mai de succes în acest domeniu. Unii cercetători au studiat depunerea smalțului special la nivel de microni pe suprafața substratului optic ultra-neted ca film dielectric și apoi au folosit laserul pulsat pentru a-l curăța, iar efectul de curățare a fost bun. Deși particulele de impurități pe unitate de suprafață au crescut, dimensiunea particulelor de impurități și aria de acoperire au scăzut semnificativ. Această metodă poate curăța eficient particulele poluante la nivel de microni de pe suprafața substratului optic ultra-neted.
(2) Câmp de materiale metalice
În comparație cu curățarea plachetelor semiconductoare și a substraturilor optice, curățarea contaminanților de pe suprafața materialelor metalice aparține categoriei macro. Poluanții de pe suprafața materialelor metalice sunt în principal stratul de oxid (stratul de rugină), stratul de vopsea, acoperirea, alte atașamente etc. În funcție de tipul de poluanți, aceștia pot fi împărțiți în poluanți organici (cum ar fi stratul de vopsea, acoperirea) și poluanți anorganici (cum ar fi stratul de rugină). Curățarea poluanților de pe suprafața materialelor metalice este în principal pentru a îndeplini cerințele prelucrării sau utilizării ulterioare. De exemplu, stratul de oxid de aproximativ 10 μm grosime de pe suprafața pieselor din aliaj de titan trebuie îndepărtat înainte de sudare, iar stratul de vopsea original de pe suprafața pielii trebuie îndepărtat în timpul reviziei aeronavei pentru a facilita re-pulverizarea. Forma anvelopelor din cauciuc trebuie curățată în mod regulat pentru a asigura curățenia suprafeței și pentru a asigura calitatea producției și durata de viață a matriței. Pragul de deteriorare al materialelor metalice este mai mare decât pragul de curățare cu laser a poluanților săi de suprafață, iar un efect de curățare mai bun poate fi obținut prin selectarea laserului de putere potrivit, care a fost matur în unele domenii.
(3) Câmpul relicvelor culturale
Datorită istoriei lor îndelungate, relicvele culturale din metal și relicvele culturale din piatră vor avea contaminanți precum praf și pete de cerneală pe suprafața lor. Acești contaminanți trebuie curățați pentru a restaura relicvele culturale. Când hârtia, cum ar fi caligrafia și pictura, este depozitată necorespunzător, mucegaiul va crește pe suprafață și va forma placa. Aceste plăcuțe afectează grav aspectul original al hârtiei, în special pentru hârtie cu valoare culturală sau istorică ridicată, ceea ce va afecta aprecierea și protecția acesteia. Unii cercetători au studiat fezabilitatea curățării cu laser UV a plăcilor de mucegai pe hârtie de orez. Rezultatele testului au arătat că utilizarea unui laser cu o densitate de energie de 3,2 J/mm2 pentru a scana plăcile subțiri poate îndepărta plăcile subțiri o dată și scanează de două ori pentru a elimina plăcile. Curățați, dar dacă energia laser utilizată este prea mare, va deteriora hârtia de orez în timp ce îndepărtați placa.
Peroraţie
Tehnologia de curățare cu laser este o tehnologie relativ avansată, care are perspective largi de cercetare și aplicare în industria aerospațială, echipamente militare, electronice și alte domenii avansate. În prezent, tehnologia de curățare cu laser a fost matură în unele domenii, datorită eficienței sale ridicate, ecologice, efectului de curățare bun și altor caracteristici, domeniul său de aplicare se extinde, de asemenea, treptat. Dezvoltarea tehnologiei de curățare cu laser nu a fost doar matură în domeniul îndepărtării vopselei, al ruginii și al altor aplicații, dar există și rapoarte privind utilizarea laserului pentru curățarea stratului de oxid de pe suprafața firului în ultimii ani. Extinderea și aplicarea domeniilor existente și a noilor domenii stau la baza dezvoltării tehnologiei de curățare cu laser. Cercetarea și dezvoltarea de noi echipamente de curățare cu laser și dezvoltarea de noi echipamente de curățare cu laser vor fi diferențiate și vor dezvolta o varietate de funcții. În viitor, curățarea complet automată cu laser poate fi realizată și prin cooperarea cu roboți industriali.
Guosheng Laser, ca producător de traductoare de frecvență, se angajează să ofere clienților soluții de curățare de înaltă calitate, standard înalte și de înaltă eficiență, împreună cu servicii complete. Dacă sunteți interesat să aflați mai multe despre Frequency Transducer și aplicațiile sale, nu ezitați să ne contactați la bob@gshenglaser.com.