Sto lat po wynalezieniu pierwszego na świecie lasera rubinowego przez profesora Theodore'a Harolda Maimana, jeden po drugim pojawiały się lasery, które można zastosować w różnych dziedzinach. Zastosowanie technologii laserowej doprowadziło do szybkiego rozwoju nauki i technologii w dziedzinach medycyny, produkcji sprzętu, pomiarów precyzyjnych i inżynierii regeneracji, a także przyspieszyło tempo postępu społecznego.
W latach 80. zanieczyszczone części niektórych przedmiotów napromieniano wiązkami laserowymi, a napromieniowane substancje poddano szeregowi procesów fizycznych i chemicznych, takich jak wibracje, topienie, parowanie i spalanie. Zanieczyszczenia na powierzchni ostatecznie oddzieliły się od powierzchni przedmiotów, powodując ich usunięcie. Od tego czasu ludzie zaczęli uczyć się czyszczenia laserowego. Po dziesięcioleciach rozwoju technologia czyszczenia laserowego przeniosła się z badań laboratoryjnych do zastosowań produkcyjnych, a różne laserowe maszyny czyszczące stopniowo weszły w szeregi nowoczesnych inteligentnych urządzeń produkcyjnych.
1. Porównanie czyszczenia laserowego i tradycyjnych metod czyszczenia
Technologia czyszczenia laserowego polega na wykorzystaniu impulsów laserowych o wysokiej częstotliwości i dużej energii do naświetlania powierzchni przedmiotu obrabianego. Warstwa powłoki i warstwa zanieczyszczeń mogą natychmiast pochłonąć skupioną energię lasera, powodując natychmiastowe odparowanie lub złuszczenie oleju, rdzy lub powłoki na powierzchni oraz szybkie i skuteczne usunięcie przyczepień powierzchniowych lub powłok powierzchniowych. Impulsy laserowe o bardzo krótkim czasie działania nie uszkodzą metalowego podłoża przy odpowiednich parametrach. Na rycinie 1 przedstawiono mikroskopowe zjawiska czyszczenia laserowego w warunkach różnych mechanizmów przetwarzania zgazowania i fragmentacji mikroudarowej.
W porównaniu z tradycyjnymi metodami czyszczenia, czyszczenie laserowe ma pewne zalety, których nie można osiągnąć tradycyjnymi metodami czyszczenia. Czyszczenie laserowe to bezdotykowa metoda czyszczenia, która powoduje niewielkie uszkodzenia podłoża. Ma wysoką elastyczność, stabilność i cechy automatyzacji, dobrą jakość czyszczenia, wysoką precyzję i ochronę środowiska. Jest to „zielony” zautomatyzowany sprzęt czyszczący. Tabela 1 porównuje różne metody czyszczenia.
2. Skład systemu czyszczenia laserowego
Chociaż sprzęt czyszczący jest inny, główne elementy są w zasadzie podobne, w tym komputerowy system sterowania, system laserowy, system regulacji wiązki itp., patrz rysunek 2. Ponadto w zestawie znajduje się również pewien sprzęt pomocniczy: taki jak system usuwania i oczyszczania kurzu , manipulator, spektrometr przebicia laserowego (LIBS), system wizualnego pozycjonowania i system obrazowania termowizyjnego.
Podczas czyszczenia główną rolę komunikacyjną pełni system komputerowy, który steruje jednocześnie laserem i systemem regulacji ścieżki optycznej. Wiązka lasera przekazywana jest światłowodem i trafia do układu regulacji wiązki. Po skupieniu wiązki średnica plamki osiąga bardzo mały rozmiar i działa regularnie na powierzchnię obrabianego metalu.
3. Szerokie zastosowanie technologii czyszczenia laserowego
Czyszczenie laserowe stosowane jest jako proces czyszczenia w produkcji przemysłowej, który pozwala skutecznie usunąć rdzę, brud, farbę, nagar i różne powłoki. Jest szeroko stosowany w różnych dziedzinach, takich jak lotnictwo, pojazdy szynowe, mikroelektronika, ochrona zabytków kultury i leczenie, jak pokazano na rysunku
4. Czyszczenie przed spawaniem i po spawaniu
Technologia czyszczenia laserowego może być szeroko stosowana do czyszczenia przed i po spawaniu materiałów metalowych, takich jak stopy aluminium, stopy tytanu, stal nierdzewna i stopy wysokotemperaturowe, co może skutecznie zapobiegać powstawaniu defektów, takich jak wtrącenia i pory. Po spawaniu można go również stosować do czyszczenia oksydacyjnego po spawaniu, dzięki czemu warstwę tlenku powstałą w procesie spawania można ponownie usunąć i przywrócić metaliczny połysk.
Do miejscowego oczyszczenia anodowej warstwy tlenku stopu aluminium zastosowano technologię czyszczenia laserowego, a oczyszczoną płytkę testową zgrzewania zgrzano doczołowo. Jakość spoiny oceniano za pomocą detekcji rentgenowskiej oraz obserwowano i analizowano strukturę metalograficzną. Wpływ usunięcia warstwy tlenku na wydajność spoiny badano za pomocą próby rozciągania w temperaturze pokojowej. Jak pokazano na rysunku 4, wyniki pokazują, że anodowa warstwa tlenku została dokładnie oczyszczona, wytrzymałość na rozciąganie złącza ze stopu aluminium oczyszczonego laserowo wynosiła 298 ~ 303 MPa, a wydłużenie przy rozciąganiu przy zerwaniu wynosiło 6,2% ~ 6,5%. Zakres wydajności spoiny oczyszczonej laserowo był zgodny z wydajnością spoiny zeskrobanej mechanicznie. Cz
