Laserreiniging

De principes en toepassingen van laserreinigingstechnologie begrijpen

De principes en toepassingen van laserreinigingstechnologie begrijpen | Laserchina

Ontdek de revolutionaire wereld van laserreinigingstechnologie met deze uitgebreide gids. Leer meer over de principes, typen en diverse toepassingen van deze uiterst nauwkeurige reinigingsmethode die de branche verandert.

Inleiding tot Laserreiniging Technologie

De komst van laserreinigingstechnologie betekent een revolutionaire sprong op het gebied van reinigingsmethoden. Deze innovatieve techniek maakt gebruik van de hoge energiedichtheid, precisie en efficiënte geleidbaarheid van lasers en biedt duidelijke voordelen ten opzichte van traditionele reinigingsmethoden op het gebied van efficiëntie, precisie en de mogelijkheid om specifieke locaties schoon te maken. Een van de belangrijkste voordelen is het vermijden van milieuvervuiling die doorgaans gepaard gaat met chemische reinigingsmethoden, terwijl er geen schade aan het substraat wordt toegebracht.

Het principe van laserreiniging

De principes en toepassingen van laserreinigingstechnologie begrijpen | Laserchina

Laserreiniging omvat het verwijderen van materialen van vaste (of soms vloeibare) oppervlakken door ze bloot te stellen aan een laserstraal. Bij lage laserfluctuaties verwarmt de geabsorbeerde laserenergie het materiaal en verdampt of sublimeert het. Bij hoge fluctuaties verandert het materiaal vaak in plasma. Meestal verwijst laserreiniging naar gepulseerde lasertoepassingen voor materiaalverwijdering, maar met voldoende intensiteit kunnen laserstralen met continue golven ook materiaal ablateren. Excimerlasers die in het diepe ultraviolet werken, worden voornamelijk gebruikt voor foto-ablatie, met golflengten rond de 200 nm. De diepte van de laserenergieabsorptie en de hoeveelheid materiaal die door een enkele laserpuls wordt verwijderd, zijn afhankelijk van de optische eigenschappen van het materiaal, evenals van de golflengte en pulsduur van de laser. De totale massa die door elke puls wordt weggenomen, gewoonlijk de ablatiesnelheid genoemd, wordt aanzienlijk beïnvloed door laserkarakteristieken zoals de scansnelheid van de straal en de overlap van de scanlijnen.

Soorten laserreinigingstechnologie

  • Droge laserreiniging: deze methode omvat directe gepulseerde laserbestraling op het werkstuk, waardoor het substraat of de oppervlakteverontreinigingen energie absorberen en de temperatuur stijgen, wat resulteert in thermische uitzetting of substraattrilling, wat leidt tot hun scheiding. Dit kan op twee manieren gebeuren: ofwel zetten de oppervlakteverontreinigingen uit bij laserabsorptie, ofwel trilt het substraat als gevolg van door laser geïnduceerde hitte.
  • Natte laserreiniging: Voorafgaand aan de gepulseerde laserbestraling wordt een vloeistoffilm op het oppervlak van het werkstuk aangebracht. De snelle temperatuurstijging van de vloeistoffilm onder invloed van de laser zorgt ervoor dat deze verdampt, waardoor een schokgolf ontstaat die de verontreinigende deeltjes treft en ze van het substraat losmaakt. Deze methode vereist dat het substraat en de vloeistoffilm niet reageren, waardoor het bereik van toepasselijke materialen wordt beperkt.
  • Lasergeïnduceerde plasmaschokgolfreiniging: Een bolvormige plasmaschokgolf wordt gegenereerd wanneer de laserstraal de lucht ioniseert tijdens de bestraling. De schokgolf raakt het oppervlak van het te reinigen werkstuk, waarbij energie vrijkomt die verontreinigingen verwijdert zonder het substraat aan te tasten. Deze techniek kan deeltjesvormige verontreinigingen met een diameter tot tientallen nanometers reinigen en is niet beperkt door de lasergolflengte.

De fysische principes van plasmareiniging kunnen als volgt worden samengevat:

  1.  De door de laser uitgezonden laserstraal wordt geabsorbeerd door de verontreinigende laag op het te behandelen oppervlak.
  2.  De hoge energie-absorptie creëert een snel expanderend plasma (een sterk geïoniseerd, onstabiel gas), waardoor een schokgolf ontstaat.
  3.  De schokgolf fragmenteert de verontreinigingen, die vervolgens worden uitgestoten.
  4.  De pulsbreedte van het licht moet kort genoeg zijn om thermische accumulatie te voorkomen die het behandelde oppervlak zou kunnen beschadigen.
    e) Experimenten tonen aan dat wanneer er oxiden op een metalen oppervlak aanwezig zijn, het plasma zich vormt op het metaalgrensvlak.

Plasma wordt alleen gegenereerd als de energiedichtheid een drempel overschrijdt, die afhankelijk is van de verontreiniging of oxidelaag die wordt verwijderd. Dit drempeleffect is essentieel voor een effectieve reiniging en waarborgt tegelijkertijd de veiligheid van het substraatmateriaal. Er bestaat een tweede drempel voor plasmavorming; Als u deze overschrijdt, kan de ondergrond beschadigd raken. Om een ​​effectieve reiniging te garanderen zonder het substraat te beschadigen, moeten de laserparameters zo worden aangepast dat de pulsenergiedichtheid strikt tussen de twee drempelwaarden ligt.

Aanvankelijk werden deze drie soorten laserreinigingstechnologieën ontwikkeld om microscopisch kleine deeltjes van halfgeleiderwafels te verwijderen, en ontstonden naast de vooruitgang van de halfgeleidertechnologie. Laserreiniging wordt sindsdien echter ook op andere gebieden toegepast, zoals het reinigen van bandenmallen, het verwijderen van verf van vliegtuighuiden en het herstellen van oppervlakken van culturele relikwieën.

Toepassingen van laserreinigingstechnologie

De principes en toepassingen van laserreinigingstechnologie begrijpen | Laserchina

Halfgeleiderveld

Het reinigen van halfgeleiderwafels en optische substraten omvat soortgelijke processen: het vormgeven van grondstoffen door middel van snijden, slijpen en andere methoden. Tijdens deze processen worden deeltjesvormige verontreinigingen geïntroduceerd, die moeilijk te verwijderen zijn en een ernstig risico op herbesmetting met zich meebrengen. Verontreinigingen op het oppervlak van halfgeleiderwafels kunnen de kwaliteit van het printen van printplaten beïnvloeden en de levensduur van halfgeleiderchips verkorten. Verontreinigingen op optische substraten kunnen de kwaliteit van optische apparaten en coatings beïnvloeden, wat mogelijk kan leiden tot een ongelijkmatige energieverdeling en een kortere levensduur.

Omdat droge laserreiniging gemakkelijk schade aan het substraat kan veroorzaken, is het gebruik ervan bij het reinigen van halfgeleiderwafels en optische substraten beperkt. Natte laserreiniging en lasergeïnduceerde plasma-schokgolfreiniging zijn op dit gebied met meer succes toegepast.

Metaalmateriaalveld

Bij het reinigen van metalen materiaaloppervlakken zijn verontreinigingen van macroscopische aard betrokken, in tegenstelling tot de microscopische verontreinigingen die worden aangetroffen op halfgeleiderwafels en optische substraten. Verontreinigingen op metalen oppervlakken omvatten doorgaans oxidelagen (roest), verflagen, coatings en andere hechtingen, die organisch (verf, coatings) of anorganisch (roest) kunnen zijn.

Het reinigen van verontreinigingen van metalen oppervlakken dient vooral ter voorbereiding op latere verwerking of gebruik. Voordat onderdelen van titaniumlegeringen worden gelast, is het bijvoorbeeld nodig om een ​​oxidelaag van ongeveer 10 μm dik te verwijderen, of bij het reviseren van een vliegtuig de originele verflaag van de huid te verwijderen om opnieuw te kunnen lakken. Regelmatig reinigen van rubberen bandmallen om aangehechte rubberdeeltjes te verwijderen is ook essentieel om de oppervlaktereinheid te behouden, wat de kwaliteit van de geproduceerde banden en de levensduur van de mallen garandeert. Omdat de schadedrempel van metalen materialen hoger is dan de laserreinigingsdrempel voor hun oppervlakteverontreinigingen, kan het selecteren van een laserreinigingsmachine met het juiste vermogen goede resultaten opleveren, en dit is met succes toegepast op verschillende gebieden.

Laserreinigingstechnologie is een geavanceerde techniek met brede onderzoeks- en toepassingsmogelijkheden op hoogwaardige gebieden zoals de lucht- en ruimtevaart, militaire uitrusting en elektronica. De toepassingen breiden zich uit dankzij de efficiëntie, milieuvriendelijkheid en effectieve reinigingsresultaten. De technologie is niet alleen goed ingeburgerd verf verwijderen en roestverwijdering, maar de laatste jaren is er ook melding gemaakt van het reinigen van de oxidelagen op metaaldraden. De uitbreiding van huidige toepassingen en de verkenning van nieuwe velden leggen de basis voor de ontwikkeling van laserreinigingstechnologie. De ontwikkeling en diversificatie van nieuwe laserreinigingsapparatuur, waaronder machines die meerdere toepassingen bestrijken en machines die voor specifieke doeleinden zijn ontworpen, zijn aan de gang. Toekomstige integratie met industriële robots om volledig geautomatiseerde laserreiniging te realiseren is ook een veelbelovende richting.

Trends in de ontwikkeling van laserreinigingstechnologie

  • Versterking van theoretisch onderzoek naar laserreiniging om de toepassing ervan te begeleiden. Uit een overzicht van uitgebreide literatuur blijkt dat er geen volwassen theoretisch systeem bestaat dat laserreinigingstechnologie ondersteunt, waarbij het meeste onderzoek experimenteel is. Het opzetten van een theoretisch systeem is van fundamenteel belang voor de verdere rijping van de laserreinigingstechnologie.
  • Toepassingen uitbreiden in bestaande velden en nieuwe verkennen. Laserreinigingstechnologie is volwassener geworden in toepassingen zoals het verwijderen van verf en roest, en recente rapporten hebben het gebruik ervan bij het reinigen van de oxidelagen op metaaldraden benadrukt. De groei van de toepassingen ervan in zowel bestaande gebieden als nieuwe velden is een vruchtbare voedingsbodem voor de ontwikkeling van de technologie.
  • De ontwikkeling van nieuwe laserreinigingsmachines. Toekomstige apparatuur zal waarschijnlijk diversifiëren, waarbij sommige machines verschillende toepassingen bestrijken, zoals een enkele machine die zowel verf als roest kan verwijderen, en andere die zijn ontworpen voor specifieke taken, waarbij mogelijk aangepaste mallen of glasvezel nodig zijn voor het reinigen van verontreinigingen in kleine ruimtes. Samenwerken met industriële robots om volledig geautomatiseerde laserreiniging te realiseren is een andere populaire toepassingsrichting.

Conclusie

Laserreinigingstechnologie, vertegenwoordigd door de laserreinigingsmachine, is een lichtend voorbeeld van moderne innovatie en biedt een reeks voordelen waar traditionele reinigingsmethoden niet aan kunnen tippen. Met de voortdurende ontwikkeling van nieuwe laserreinigingsapparatuur en de uitbreiding van de toepassingen ervan naar nieuwe sectoren ziet de toekomst van reinigingsprocessen er rooskleurig uit. Als LASERCHINA ingenieurs blijven pionieren op dit gebied, kunnen we verwachten dat laserreiniging een belangrijk onderdeel zal worden in de precisie-industrieën, waardoor een nieuwe standaard wordt gezet voor reinheid, efficiëntie en verantwoordelijkheid voor het milieu.

CONTACT VOOR LASEROPLOSSINGEN

Met meer dan twee decennia aan laserexpertise en een uitgebreid productassortiment, van individuele componenten tot complete machines, is dit uw ultieme partner voor het voldoen aan al uw lasergerelateerde vereisten.

gerelateerde berichten

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *