فناوری تمیز کردن لیزر چگونه عمل می کند؟

فناوری تمیز کردن لیزر چیست و چگونه کار می کند؟ تقویت نور با انتشار تحریک شده تابش (لیزر) یک منبع الکترومغناطیسی تک رنگ و منسجم است که در یک خط مستقیم با واگرایی ناچیز منتشر می­ گردد. در حال حاضر، لیزرها در کاربردهای مختلف پردازش مواد در بخش تولید، از تمیز کردن سطوح گرفته تا ساخت نانو استفاده می‌شوند.

تمیز کردن لیزر نشان دهنده یک روش غیر مخرب و بدون تماس است که امکان حذف آلودگی­ های سطحی را از قسمت عمده مواد به روشی کنترل شده با استفاده از پرتو لیزر فراهم می­ نماید. بنابراین، ماشین­ های تمیز کننده لیزری به تدریج به تجهیزات انتخابی برای فرآیند حذف / تمیز کردن محفظه تبدیل می­ گردند.

نوع لیزر مناسب و پارامترهای بهینه برای هر برنامه تمیزکاری متفاوت است. پارامترهای خروجی لیزر را می­ توان در مقیاس بزرگ در روش تمیز کردن لیزر تغییر داد. بنابراین، پارامترهای خروجی لیزر خاص را می توان بر اساس ماده / آلاینده­ای که باید حذف گردد، انتخاب نمود.

تمیز کردن با بخار و تمیز کردن خشک انواع عمده روش­های تمیز کردن لیزری هستند که برای حذف آلودگی­ های سطحی استفاده می­ شوند. تمیز کردن با لیزر خشک شامل حرارت دادن لیزر پالسی یک سطح جامد خشک است، در حالی که تمیز کردن لیزر بخار شامل حرارت لیزر پالسی سطح جامد در حضور یک لایه مایع است.

هنگامی که انرژی پالس لیزر تابشی افزایش می­ یابد، تمیز کردن لیزر خشک به تمیز کردن تبخیری تبدیل می ­گردد. اگرچه این روش ساده است، اما تمیز کردن خشک در مقایسه با تمیز کردن با بخار کارایی کمتری دارد و به شدت لیزر بیشتری نیاز دارد. علاوه بر این، تمیز کردن با لیزر خشک می­ تواند باعث آسیب به سطح فلز شود.

• نحوه عملکرد فناوری تمیز کردن لیزر

تمیز کردن لیزر در درجه اول نوعی فرسایش لیزری است که زمانی اتفاق می‌افتد که ماده‌ای که روی یک سطح یا لایه‌ای از مواد با استفاده از پرتو لیزر برداشته می‌شود، رخ می‌دهد. حذف زنگ زدگی لیزری بر روی فولاد و سایر مواد بر اساس فرآیند فرسایش لیزری می ­باشد.

با این حال، فرسایش لیزری مواد تنها زمانی اتفاق می‌افتد که انرژی پرتو لیزر تابشی بالاتر از آستانه فرسایش آن ماده باشد. هر ماده بسته به پیوندهای مولکولی خود آستانه فرسایشی خاص خود را دارد و  با مواد دیگر متفاوت می­باشد.

بنابراین، زمانی که اختلاف بین آستانه فرسایش دو ماده به اندازه کافی زیاد باشد، می­توان یک ماده را به روشی بسیار انتخابی در طی تمیز کردن لیزر بدون تأثیر بر مواد دیگر حذف نمود.

به عنوان مثال، آستانه فرسایش زنگ در مقایسه با آستانه فولاد یا آلومینیوم به طور قابل توجهی پایین­تر است، که به دستگاه ­های تمیز کننده لیزر اجازه می­ دهد تا زنگ را کاملاً بدون آسیب رساندن به فولاد زیرین تبخیر نمایند.

حتما مطالعه کنید : جوشکاری پرتو لیزر با تغذیه سیم خارجی

اگرچه می­ توان از هر دو فرآیند تمیز کردن مبتنی بر پرتو لیزر پالسی و پیوسته برای حذف موثر یک لایه استفاده نمود، اما سرعت این فرآیند بسته به پرتو لیزر مورد استفاده برای تمیز کردن متفاوت می ­باشد.

پرتو لیزر پالسی کارآمدتر است و سرعت حذف سریع‌تری را در مقایسه با پرتو لیزر پیوسته ارائه می‌دهد. علاوه بر این، استفاده از پرتو لیزر پالسی می­ تواند از گرم شدن بیش از حد فلز زیرین جلوگیری نماید.

• مزایا و معایب فناوری تمیز کردن لیزر

تمیز کردن لیزر سازگار با محیط زیست، بدون مصرف است و به هیچ محصول شیمیایی یا حلال نیاز ندارد زیرا در این روش فقط از پرتو لیزر برای تبخیر یک لایه استفاده می­ گردد. علاوه بر این، ماشین‌های تمیزکننده لیزری هیچ خطری برای اپراتورها ندارند زیرا این ماشین‌ها برای رعایت تمام استانداردهای ایمنی طراحی شده‌اند.

از دیگر مزایای عمده استفاده از فناوری تمیز کردن لیزر می­ توان به بهره ­وری بالا، عدم آسیب مکانیکی روی سطح و قابلیت جابجایی اشاره نمود. بنابراین، تمیز کردن لیزر ایمن­ ترین روشی است که در حال حاضر برای از بین بردن زنگ زدگی موجود است. با این حال، مشکل در تمایز آستانه فرسایش بین بستر و لایه آلاینده یکی از معایب بزرگ این فناوری می ­باشد.

• انواع سیستم­ های تمیز کننده لیزری

لیزرهای حالت جامد با کنترل رباتیکی که در تمیز کردن قالب تایر استفاده می‌شوند، سرعت تمیز کردن بالاتری را در مقایسه با روش‌های تمیز کردن ساینده معمولی نشان می‌دهند. به طور مشابه، اخیراً از پاک کننده لیزری نئودیمیم: ایتریم آلومینیوم گارنت (Nd: YAG) برای پاک کردن خطوط راه آهن استفاده شده است. Nd: YAG لیزرهای انعطاف پذیری فرآیند تمیز کردن را بهبود می­ بخشد و در مقایسه با لیزرهای دیگر قابل اعتمادتر و عاری از خطا هستند.

سطوح بزرگ با استفاده از لیزرهای پالسی دی اکسید کربن (CO2) با اتمسفر برانگیخته عرضی با خروجی انرژی چند کیلووات با لیزر تمیز می­ شوند. طول خروجی لیزر ۱۰.۶ میکرومتر این لیزرها آنها را برای تمیز کردن لایه‌های فلزی مناسب می‌نماید، زیرا فلزات به شدت این طول موج لیزر را منعکس می‌کنند که حذف تنها محفظه آلی را تضمین می‌نماید. با این حال، دستیابی به توزیع یکنواخت انرژی در لیزرهای پرقدرت CO2 دشوار است.

• کاربردهای صنعتی عمده فناوری پاکسازی لیزری

تمیز کردن لیزر معمولاً برای زدودن زنگ زدگی و پروفیل سطح در ساخت فولاد، تمیز کردن مونتاژ آند، آماده‌سازی چسب برای فلزات، پیش تصفیه برای جوشکاری و لحیم کاری، پوشش‌ زدایی جزئی، حذف انتخابی رنگ و حذف کثیفی از سطوح قالب فلزی استفاده می‌شود.

منبع : سایت azom.com