Спустя столетие после того, как профессор Теодор Гарольд Мейман изобрел первый в мире рубиновый лазер, один за другим появились лазеры, которые можно использовать в различных областях. Применение лазерных технологий привело к быстрому развитию науки и техники в области медицины, производства оборудования, точных измерений и восстановления машиностроения, а также ускорило темпы социального прогресса.
В 1980-х годах лазерные лучи облучали загрязненные части некоторых предметов, и облученные вещества претерпевали ряд физических и химических процессов, таких как вибрация, плавление, испарение и горение. Загрязнения на поверхности со временем отделяются от поверхности предметов, обеспечивая удаление загрязняющих веществ. С тех пор люди начали изучать лазерную чистку. После десятилетий развития технология лазерной очистки перешла от лабораторных исследований к производственному применению, и различные машины для лазерной очистки постепенно вошли в число современного интеллектуального производственного оборудования.
1. Сравнение лазерной очистки и традиционных методов очистки.
Технология лазерной очистки подразумевает использование высокочастотных и высокоэнергетических лазерных импульсов для облучения поверхности заготовки. Слой покрытия и слой загрязнения могут мгновенно поглощать сфокусированную энергию лазера, вызывая мгновенное испарение или отслаивание масла, ржавчины или покрытия на поверхности, а также быстро и эффективно удалять поверхностные вложения или поверхностные покрытия. Лазерные импульсы с очень коротким временем действия не повредят металлическую подложку при соответствующих параметрах. На рис. 1 показаны микроскопические явления лазерной очистки при различных механизмах газификационной обработки и микроударной фрагментации.
По сравнению с традиционными методами очистки лазерная очистка имеет некоторые преимущества, которых не могут достичь традиционные методы очистки. Лазерная очистка — это бесконтактный метод очистки, который практически не повреждает подложку. Он обладает высокой гибкостью, стабильностью и характеристиками автоматизации, хорошим качеством очистки, высокой точностью и защитой окружающей среды. Это «зеленое» автоматизированное клининговое оборудование. В Таблице 1 сравниваются различные методы очистки.
2. Состав системы лазерной очистки
Хотя оборудование для очистки отличается, основные компоненты в основном схожи, включая компьютерную систему управления, лазерную систему, систему регулировки луча и т. д., см. Рисунок 2. Кроме того, в комплект также включено некоторое вспомогательное оборудование: например, система удаления и очистки пыли. , манипулятор, спектрометр лазерного пробоя (LIBS), система визуального позиционирования и система тепловидения.
Во время очистки компьютерная система играет основную роль связи, одновременно управляя лазером и системой регулировки оптического пути. Лазерный луч передается по оптоволокну и поступает в систему регулировки луча. После фокусировки луча диаметр пятна достигает очень малых размеров и регулярно воздействует на поверхность очищаемой металлической заготовки.
3. Широкое применение технологии лазерной очистки.
Лазерная очистка используется как процесс очистки в промышленном производстве, с помощью которого можно эффективно удалить ржавчину, грязь, краску, нагар и различные покрытия. Он широко используется в различных областях, таких как аэрокосмическая промышленность, железнодорожный транспорт, микроэлектроника, защита культурных реликвий и лечение, как показано на рисунке.
4. Предсварочная и послесварочная очистка.
Технология лазерной очистки может широко использоваться при предсварочной и послесварочной очистке металлических материалов, таких как алюминиевые сплавы, титановые сплавы, нержавеющая сталь и жаропрочные сплавы, что может эффективно предотвратить образование дефектов, таких как включения и поры. После сварки его также можно использовать для окислительной очистки после сварки, чтобы снова удалить оксидный слой, образовавшийся в процессе сварки, и восстановить металлический блеск.
Технология лазерной очистки использовалась для локальной очистки анодно-оксидной пленки алюминиевого сплава, а очищенная сварочная испытательная пластина была сварена встык. Качество сварного шва оценивали рентгеновским методом, а металлографическую структуру наблюдали и анализировали. Влияние удаления оксидной пленки на характеристики сварного шва проверяли испытанием на растяжение при комнатной температуре. Как показано на рисунке 4, результаты показывают, что анодная оксидная пленка была тщательно очищена, прочность на разрыв соединения алюминиевого сплава, очищенного лазером, составила 298–303 МПа, а удлинение при разрыве составило 6,2–6,5%. Диапазон рабочих характеристик сварного шва, очищенного лазером, соответствовал диапазону рабочих характеристик сварного шва, подвергнутого механической очистке. че
