Století poté, co profesor Theodore Harold Maiman vynalezl první rubínový laser na světě, se jeden po druhém objevily lasery, které lze použít v různých oblastech. Aplikace laserové technologie vedla k rychlému rozvoji vědy a techniky v oblasti lékařství, výroby zařízení, přesného měření a repasování a zrychlila tempo společenského pokroku.
V 80. letech 20. století byly kontaminované části některých předmětů ozařovány laserovými paprsky a ozařované látky procházely řadou fyzikálních a chemických procesů, jako jsou vibrace, tavení, vypařování a spalování. Znečišťující látky na povrchu se nakonec oddělily od povrchu předmětů, čímž se dosáhlo odstranění znečišťujících látek. Od té doby lidé začali studovat laserové čištění. Po desetiletích vývoje se technologie laserového čištění přesunula z laboratorního výzkumu do výrobních aplikací a různé laserové čisticí stroje postupně vstoupily do řad moderních inteligentních výrobních zařízení.
1. Porovnání laserového čištění a tradičních metod čištění
Technologie laserového čištění se týká použití vysokofrekvenčních a vysokoenergetických laserových pulzů k ozařování povrchu obrobku. Potahová vrstva a kontaminační vrstva mohou okamžitě absorbovat zaostřenou laserovou energii, což způsobí, že se olej, rez nebo povlak na povrchu okamžitě odpaří nebo odloupne a rychle a efektivně odstraní povrchové nánosy nebo povrchové povlaky. Laserové pulsy s velmi krátkou dobou působení nepoškodí kovový substrát při vhodných parametrech. Obrázek 1 ukazuje mikroskopické jevy laserového čištění za různých mechanismů zpracování zplyňování a fragmentace mikronárazem.
Ve srovnání s tradičními metodami čištění má laserové čištění některé výhody, kterých tradiční metody čištění nemohou dosáhnout. Laserové čištění je bezkontaktní metoda čištění, která způsobuje malé poškození substrátu. Má vysokou flexibilitu, stabilitu a automatizační vlastnosti, dobrou kvalitu čištění, vysokou přesnost a ochranu životního prostředí. Jde o „zelené“ automatizované čisticí zařízení. Tabulka 1 porovnává různé metody čištění.
2. Složení laserového čisticího systému
I když se čisticí zařízení liší, hlavní součásti jsou v zásadě podobné, včetně počítačového řídicího systému, laserového systému, systému nastavení paprsku atd., viz obrázek 2. Kromě toho je zahrnuto také některé podpůrné zařízení: jako je systém odstraňování prachu a čištění , manipulátor, laserem indukovaný spektrometr (LIBS), vizuální polohovací systém a termovizní systém.
Během čištění hraje klíčovou komunikační roli počítačový systém, který současně ovládá laser a systém nastavení optické dráhy. Laserový paprsek je přenášen optickým vláknem a vstupuje do systému nastavení paprsku. Po zaostření paprsku dosáhne průměr bodu velmi malé velikosti a působí pravidelně na povrch obrobku pro čištění kovu.
3. Široké uplatnění technologie laserového čištění
Laserové čištění se používá jako čisticí proces v průmyslové výrobě, který dokáže účinně odstranit rez, nečistoty, barvy, karbonové usazeniny a různé povlaky. Je široce používán v různých oblastech, jako je letectví, kolejová vozidla, mikroelektronika, ochrana kulturních památek a lékařské ošetření, jak je znázorněno na obrázku
4. Čištění před svařováním a po svařování
Technologie laserového čištění může být široce používána při čištění kovových materiálů před svařováním a po svařování kovových materiálů, jako jsou hliníkové slitiny, slitiny titanu, nerezová ocel a vysokoteplotní slitiny, které mohou účinně zabránit vzniku defektů, jako jsou vměstky a póry. Po svaření jej lze také použít k oxidačnímu čištění po svařování, takže oxidová vrstva vzniklá během procesu svařování může být znovu odstraněna pro obnovení kovového lesku.
Technologie laserového čištění byla použita k lokálnímu čištění anodického oxidového filmu z hliníkové slitiny a očištěná svařovací zkušební deska byla svařena na tupo. Kvalita svaru byla hodnocena rentgenovou detekcí a byla pozorována a analyzována metalografická struktura. Vliv odstranění oxidového filmu na výkon svaru byl testován tahovou zkouškou při pokojové teplotě. Jak je znázorněno na obrázku 4, výsledky ukazují, že anodický oxidový film byl důkladně vyčištěn, pevnost v tahu spoje z hliníkové slitiny vyčištěného laserem byla 298~303 MPa a prodloužení v tahu při přetržení bylo 6,2%~6,5%. Rozsah výkonu laserem čištěného svaru byl konzistentní s rozsahem mechanicky oškrábaného svaru. Th
