La pulizia laser è un metodo efficace per rimuovere particelle di sporco e pellicole di varie dimensioni dalla superficie di materiali solidi. Grazie all'elevata luminosità e alla buona direzionalità del laser, sia continuo che pulsato, la focalizzazione ottica e la modellazione del punto consentono di ottenere una specifica forma del fascio laser e una distribuzione energetica precisa. Il laser irradia la superficie del materiale contaminato da pulire, assorbendo l'energia e innescando una serie di complessi processi fisico-chimici come vibrazione, fusione, combustione e persino gassificazione, che infine rimuovono lo sporco dalla superficie. Anche se il laser agisce direttamente sulla superficie pulita, la maggior parte del materiale viene riflessa, senza danneggiare il substrato e garantendo così un'efficace pulizia.L'immagine seguente: rimozione e pulizia della ruggine dalla superficie della filettatura.
La pulizia laser può essere classificata secondo diversi criteri. Ad esempio, in base al processo di pulizia laser, la superficie del substrato viene ricoperta da un film liquido, distinguendo tra pulizia laser a secco e pulizia laser a umido. La prima prevede l'irradiazione diretta della superficie contaminata dal laser, mentre la seconda richiede l'applicazione di un film liquido o di umidità sulla superficie da pulire. La pulizia laser a umido è altamente efficiente, ma richiede l'applicazione manuale di un film liquido, la cui composizione non deve alterare la natura stessa del materiale del substrato. Pertanto, rispetto alla tecnologia di pulizia laser a secco, la pulizia laser a umido presenta alcune limitazioni in termini di campo di applicazione. La pulizia laser a secco è attualmente il metodo di pulizia laser più diffuso, che utilizza il raggio laser per irradiare direttamente la superficie del pezzo e rimuovere particelle e sottili pellicole.
LaserDry Cpendente
Il principio di base della pulizia a secco laser consiste nell'irradiare con un laser la particella e il substrato, convertendo istantaneamente l'energia luminosa assorbita in calore. Questo processo provoca un'espansione termica istantanea della particella, del substrato o di entrambi. Tra la particella e il substrato si genera istantaneamente un'accelerazione, la cui forza è in grado di superare l'adesione tra la particella e il substrato, staccando così la particella dalla superficie del substrato.
In base ai diversi metodi di assorbimento, il lavaggio a secco laser può essere suddiviso nelle seguenti due forme principali:
1.Foppure il punto di fusione è maggiore del materiale di partenza (o differenze nel tasso di assorbimento del laser) delle particelle di polvere: le particelle assorbono l'irradiazione laser più fortemente dell'assorbimento del substrato (a) o viceversa (b), quindi le particelle assorbono l'energia luminosa del laser convertita in energia termica, causando l'espansione termica delle particelle, sebbene la quantità di espansione termica sia molto piccola, ma l'espansione termica avviene in un periodo di tempo molto breve, quindi ci sarà un'enorme accelerazione istantanea sul substrato, mentre il substrato contrasta l'azione sulle particelle, la forza per superare la forza di adsorbimento reciproco, in modo che le particelle si stacchino dal substrato, il principio dello schema è mostrato nella Figura 1.
2. Per il punto di ebollizione più basso dello sporco: lo sporco superficiale assorbe direttamente l'energia laser, provocando un'evaporazione istantanea ad alta temperatura e la successiva vaporizzazione diretta per rimuovere lo sporco, secondo il principio illustrato nella Figura 2.
LaserWet CpendentePPrincipio
La pulizia a umido laser, nota anche come pulizia a vapore laser, a differenza della pulizia a secco, si basa sulla presenza di un sottile strato di liquido o di un film di supporto, spesso pochi micron, sulla superficie dei pezzi da pulire. L'irradiazione laser provoca un istante di aumento della temperatura del film liquido, generando un gran numero di bolle che innescano una reazione di gassificazione. L'esplosione di gassificazione, generata dall'impatto delle particelle con il substrato, ne compromette la forza di adsorbimento. A seconda del coefficiente di assorbimento della lunghezza d'onda del laser da parte delle particelle, del film liquido e del substrato, la pulizia a umido laser può essere suddivisa in tre tipologie.
1.Forte assorbimento dell'energia laser da parte del substrato
Irradiando il substrato e il film liquido con un laser, l'assorbimento del laser da parte del substrato è molto maggiore rispetto a quello del film liquido, pertanto si verifica una vaporizzazione esplosiva all'interfaccia tra il substrato e il film liquido, come mostrato nella figura sottostante. Teoricamente, minore è la durata dell'impulso, più facile è generare surriscaldamento nella giunzione, il che si traduce in un impatto esplosivo maggiore.
2. Forte assorbimento dell'energia laser da parte della membrana liquida
Il principio di questa pulizia si basa sul fatto che il film liquido assorbe la maggior parte dell'energia laser e sulla sua superficie si verifica una vaporizzazione esplosiva, come mostrato nella figura sottostante. In questa fase, l'efficienza della pulizia laser non è elevata come nel caso dell'assorbimento del substrato, perché in questo caso l'impatto esplosivo avviene sulla superficie del film liquido. Nell'assorbimento del substrato, invece, le bolle e le esplosioni si verificano all'interfaccia tra il substrato e il film liquido; l'impatto esplosivo è più efficace nel rimuovere le particelle dalla superficie del substrato, pertanto l'effetto di pulizia per assorbimento del substrato è migliore.
3.Sia il substrato che la membrana liquida assorbono congiuntamente l'energia laser
In questa fase, l'efficienza di pulizia è molto bassa: dopo l'irradiazione laser del film liquido, parte dell'energia laser viene assorbita e dispersa all'interno del film liquido, provocando l'ebollizione e la formazione di bolle. L'energia laser rimanente viene assorbita dal substrato, come mostrato in figura. Questo metodo richiede una maggiore quantità di energia laser per produrre bolle in ebollizione prima che si verifichi l'esplosione. Pertanto, l'efficienza di questo metodo è molto bassa.
La pulizia laser a umido sfrutta l'assorbimento del substrato: poiché la maggior parte dell'energia laser viene assorbita dal substrato, si crea un film liquido che surriscalda la giunzione tra il substrato e il materiale, generando bolle all'interfaccia. Rispetto alla pulizia a secco, la pulizia a umido sfrutta l'esplosione delle bolle generate dall'impatto del laser. Inoltre, è possibile aggiungere una certa quantità di sostanze chimiche al film liquido per indurre una reazione chimica tra le particelle inquinanti e il substrato, riducendo così la forza di adesione e la soglia di pulizia laser. Pertanto, la pulizia a umido può migliorare l'efficienza della pulizia in una certa misura, ma presenta anche alcune difficoltà: l'introduzione del film liquido può causare nuove contaminazioni e il suo spessore è difficile da controllare.
fattoriAinfluenzando ilQQualità diLaserCpendente
Effetto diLaserWlunghezza media
Il principio alla base della pulizia laser è l'assorbimento della luce; pertanto, nella scelta della sorgente laser, il primo passo consiste nel combinare le caratteristiche di assorbimento della luce del pezzo da pulire con una lunghezza d'onda laser adeguata. Inoltre, studi sperimentali condotti da scienziati stranieri dimostrano che, a parità di caratteristiche delle particelle inquinanti da pulire, minore è la lunghezza d'onda, maggiore è la capacità di pulizia del laser e minore è la soglia di pulizia. Si evince quindi che, al fine di soddisfare i requisiti di assorbimento della luce del materiale e migliorare l'efficacia e l'efficienza della pulizia, è opportuno scegliere una lunghezza d'onda laser più corta come sorgente luminosa.
Effetto diPtorreDentità
Nella pulizia laser, la densità di potenza del laser presenta una soglia di danneggiamento superiore e una soglia di pulizia inferiore. All'interno di questo intervallo, maggiore è la densità di potenza del laser, maggiore è la capacità di pulizia e più evidente è l'effetto di pulizia. Pertanto, per evitare di danneggiare il materiale del substrato, è opportuno aumentare la densità di potenza del laser il più possibile.
Effetto diPulceraWidth
IL laser La sorgente di pulizia laser può essere luce continua o pulsata; il laser pulsato può fornire una potenza di picco molto elevata, quindi può facilmente soddisfare i requisiti di soglia. Inoltre, è stato riscontrato che nel processo di pulizia sul substrato, l'impatto termico causato dal laser pulsato è minore, mentre quello causato dal laser continuo è maggiore.
ILEeffetto diSinscatolamentoSpipì eNNumero diTvolte
Ovviamente, nel processo di pulizia laser, maggiore è la velocità di scansione del laser e minore è il numero di passaggi, maggiore è l'efficienza di pulizia, ma ciò può comportare una riduzione dell'effetto di pulizia. Pertanto, nell'applicazione pratica della pulizia, è necessario scegliere la velocità di scansione e il numero di passaggi appropriati in base alle caratteristiche del materiale del pezzo da pulire e al livello di contaminazione. Anche il tasso di sovrapposizione delle scansioni e altri fattori simili influiscono sull'effetto di pulizia.
Effetto delAimporto diDefocusing
La pulizia laser avviene principalmente attraverso una certa combinazione di lenti di focalizzazione per la convergenza e, nel processo effettivo di pulizia laser, generalmente, nel caso di defocalizzazione, maggiore è la quantità di defocalizzazione, più grande è il punto di luce sul materiale, maggiore è l'area di scansione e maggiore è l'efficienza. E a parità di potenza totale, minore è la quantità di defocalizzazione, maggiore è la densità di potenza del laser e maggiore è la capacità di pulizia.
Riepilogo
Poiché la pulizia laser non utilizza solventi chimici o altri materiali di consumo, è ecologica, sicura da utilizzare e presenta moltissimi vantaggi:
1. Ecologico e rispettoso dell'ambiente, senza l'utilizzo di sostanze chimiche o detergenti.,
2. I rifiuti di pulizia sono costituiti principalmente da polvere solida, di piccole dimensioni, facili da raccogliere e riciclare.,
3. I fumi di scarto della pulizia sono facili da assorbire e gestire, a bassa rumorosità e non dannosi per la salute personale.,
4. Pulizia senza contatto, nessun residuo di materiale, nessun inquinamento secondario.,
5. È possibile ottenere una pulizia selettiva, senza danneggiare i substrati.,
6. Nessun consumo di fluido di lavoro, solo consumo di energia elettrica, bassi costi di utilizzo e manutenzione.,
7. Efacile raggiungere l'automazione, ridurre l'intensità del lavoro,
8. Adatto per aree o superfici difficili da raggiungere, per ambienti pericolosi o a rischio.
Maven Laser Automation Co., Ltd. è un produttore professionale di macchine per saldatura laser, pulizia laser e marcatura laser da 14 anni. Dal 2008, Maven Laser si concentra sullo sviluppo e la produzione di vari tipi di macchine per incisione/saldatura/marcatura/pulizia laser. Grazie a una gestione avanzata, una solida capacità di ricerca e una strategia di globalizzazione costante, Maven Laser ha creato un sistema di vendita e assistenza prodotti più efficiente in Cina e nel mondo, diventando un marchio di riferimento a livello globale nel settore laser.
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Data di pubblicazione: 5 maggio 2023
