Objevte revoluční svět technologie laserového čištění pomocí tohoto komplexního průvodce. Seznamte se s principy, typy a různými aplikacemi této vysoce přesné čisticí metody, která mění průmysl.
Úvod do Laserové čištění Technika
Nástup technologie laserového čištění představuje revoluční skok v oblasti metod čištění. Tato inovativní technika využívá vysokou hustotu energie, přesnost a účinnou vodivost laserů a nabízí jasné výhody oproti tradičním metodám čištění, pokud jde o účinnost, přesnost a schopnost čistit konkrétní místa. Jednou z jeho nejvýznamnějších výhod je zamezení znečištění životního prostředí, které je obvykle spojeno s chemickými metodami čištění, aniž by došlo k poškození substrátu.
Princip laserového čištění
Laserové čištění zahrnuje odstranění materiálů z pevných (nebo někdy tekutých) povrchů jejich vystavením laserovému paprsku. Při nízkých laserových fluencech se absorbovaná energie laseru zahřívá a odpařuje nebo sublimuje materiál. Při vysokých fluktuacích se materiál často mění na plazmu. Laserové čištění se obvykle týká aplikací pulzního laseru pro odstraňování materiálu, ale s dostatečnou intenzitou mohou laserové paprsky s kontinuálními vlnami také odstraňovat materiál. Excimerové lasery pracující v hlubokém ultrafialovém záření se primárně používají pro fotoablaci s vlnovými délkami kolem 200nm. Hloubka absorpce laserové energie a množství materiálu odstraněného jediným laserovým pulzem závisí na optických vlastnostech materiálu a také na vlnové délce laseru a délce pulzu. Celková hmotnost odebraná každým pulzem, běžně označovaná jako rychlost ablace, je významně ovlivněna charakteristikami laseru, jako je rychlost skenování paprsku a překrývání řádků skenování.
Typy technologie laserového čištění
- Čištění suchým laserem: Tato metoda zahrnuje přímé pulzní laserové ozařování obrobku, které způsobí, že substrát nebo povrchové nečistoty absorbují energii a zvýší teplotu, což má za následek tepelnou roztažnost nebo vibrace substrátu, což vede k jejich oddělení. K tomu může dojít dvěma způsoby: buď povrchové nečistoty expandují po absorpci laseru, nebo substrát vibruje vlivem tepla indukovaného laserem.
- Mokré laserové čištění: Před pulzním laserovým ozařováním se na povrch obrobku nanese tekutý film. Rychlý nárůst teploty tekutého filmu pod vlivem laseru způsobuje jeho odpařování, čímž vzniká rázová vlna, která naráží na částice nečistot a uvolňuje je ze substrátu. Tato metoda vyžaduje, aby substrát a kapalný film nereagovaly, což omezuje rozsah použitelných materiálů.
- Laserem indukované plazmové rázové čištění: Kulová plazmová rázová vlna se generuje, když laserový paprsek ionizuje vzduch během ozařování. Rázová vlna dopadá na povrch čištěného obrobku a uvolňuje energii, která odstraňuje nečistoty, aniž by ovlivnila substrát. Tato technika dokáže vyčistit částicové nečistoty až do průměru desítek nanometrů a není omezena vlnovou délkou laseru.
Fyzikální principy plazmového čištění lze shrnout následovně:
- Laserový paprsek emitovaný laserem je absorbován vrstvou nečistot na ošetřovaném povrchu.
- Vysoká absorpce energie vytváří rychle expandující plazmu (vysoce ionizovaný, nestabilní plyn), vytvářející rázovou vlnu.
- Rázová vlna rozbíjí nečistoty, které jsou následně vyvrženy.
- Šířka pulzu světla musí být dostatečně krátká, aby nedocházelo k tepelné akumulaci, která by mohla poškodit ošetřovaný povrch.
e) Experimenty ukazují, že když jsou na kovovém povrchu oxidy, plazma se tvoří na rozhraní kovu.
Plazma se generuje pouze tehdy, když hustota energie překročí práh, který závisí na odstraňované kontaminaci nebo vrstvě oxidu. Tento prahový efekt je nezbytný pro účinné čištění při zajištění bezpečnosti podkladového materiálu. Existuje druhý práh pro tvorbu plazmy; jeho překročení by mohlo poškodit podklad. Aby bylo zajištěno účinné čištění bez poškození substrátu, musí být parametry laseru nastaveny tak, aby hustota energie pulzu byla přesně mezi dvěma prahovými hodnotami.
Zpočátku byly tyto tři typy technologií laserového čištění vyvinuty k čištění mikroskopických částic z polovodičových destiček, které se objevily spolu s pokrokem v technologii polovodičů. Laserové čištění se však od té doby používá v jiných oblastech, jako je čištění forem pneumatik, odstraňování nátěrů z potahů letadel a obnova povrchů kulturních památek.
Aplikace technologie laserového čištění
Polovodičové pole
Čištění polovodičových waferů a optických substrátů zahrnuje podobné procesy: tvarování surovin řezáním, broušením a dalšími metodami. Během těchto procesů jsou zaváděny kontaminující částice, které se obtížně odstraňují a představují vážné riziko opětovné kontaminace. Nečistoty na povrchu polovodičových waferů mohou ovlivnit kvalitu tisku desek plošných spojů a zkrátit životnost polovodičových čipů. Kontaminanty na optických substrátech mohou ovlivnit kvalitu optických zařízení a povlaků, což může vést k nerovnoměrnému rozložení energie a zkrácení životnosti.
Protože čištění suchým laserem může snadno způsobit poškození substrátu, jeho použití při čištění polovodičových waferů a optických substrátů je omezené. V této oblasti se úspěšněji uplatňuje mokré laserové čištění a laserem indukované čištění plazmovou rázovou vlnou.
Pole kovového materiálu
Čištění povrchů kovových materiálů zahrnuje nečistoty v makroskopickém rozsahu, na rozdíl od mikroskopických, které se nacházejí na polovodičových destičkách a optických substrátech. Kontaminanty na kovových površích typicky zahrnují oxidové vrstvy (rez), nátěrové vrstvy, nátěry a další adheze, které mohou být organické (barvy, nátěry) nebo anorganické (rez).
Čištění kovových povrchových nečistot slouží především k přípravě na následné zpracování nebo použití. Například před svařováním dílů z titanové slitiny je nutné odstranit vrstvu oxidu o tloušťce asi 10 μm nebo při generální opravě letadla odstranit původní vrstvu laku z kůže pro přelakování. Pro udržení čistoty povrchu je rovněž nezbytné pravidelné čištění forem pryžových pneumatik za účelem odstranění přichycených částic pryže, což zajišťuje kvalitu vyráběných pneumatik a životnost forem. Protože práh poškození kovových materiálů je vyšší než práh laserového čištění pro jejich povrchové kontaminanty, lze výběrem laserového čisticího stroje s odpovídajícím výkonem dosáhnout dobrých výsledků, což se úspěšně používá v různých oblastech.
Technologie laserového čištění je pokročilá technika s širokými výzkumnými a aplikačními vyhlídkami ve špičkových oborech, jako je letectví, vojenská technika a elektronika. Jeho aplikace se rozšiřují díky jeho účinnosti, šetrnosti k životnímu prostředí a efektivním výsledkům čištění. Technologie byla dobře zavedena nejen pro odstranění barvy a odstraňování rzi, ale v posledních letech bylo také hlášeno čištění oxidových vrstev na kovových drátech. Rozšiřování současných aplikací a průzkum nových oborů pokládá základ pro vývoj technologie laserového čištění. Pokračuje vývoj a diverzifikace nových laserových čisticích zařízení, včetně strojů, které pokrývají více aplikací a strojů určených pro specifické účely. Slibným směrem je také budoucí integrace s průmyslovými roboty pro dosažení plně automatizovaného laserového čištění.
Trendy ve vývoji technologie laserového čištění
- Posílení teoretického výzkumu v oblasti laserového čištění s cílem vést jeho aplikaci. Přehled rozsáhlé literatury ukazuje, že neexistuje žádný vyspělý teoretický systém podporující technologii laserového čištění, přičemž většina výzkumů je experimentálních. Vytvoření teoretického systému je základem pro další zrání technologie laserového čištění.
- Rozšiřování aplikací ve stávajících oborech a zkoumání nových. Technologie laserového čištění dozrála v aplikacích, jako je odstraňování barev a rzi, a nedávné zprávy zdůrazňují její použití při čištění oxidových vrstev na kovových drátech. Růst jeho aplikací ve stávajících i nových oblastech je úrodnou půdou pro rozvoj technologie.
- Vývoj nových laserových čisticích strojů. Budoucí vybavení se pravděpodobně rozrůzní, přičemž některé stroje budou pokrývat několik aplikací, jako je jeden stroj schopný jak odstraňovat nátěr, tak odstraňovat rez, a jiné jsou určeny pro specifické úkoly, možná vyžadující vlastní přípravky nebo vláknovou optiku pro čištění kontaminantů v malých prostorech. Spolupráce s průmyslovými roboty k dosažení plně automatizovaného laserového čištění je dalším horkým aplikačním směrem.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Technologie laserového čištění, reprezentovaná laserovým čisticím strojem, je zářným příkladem moderní inovace, která nabízí řadu výhod, kterým se tradiční metody čištění nemohou rovnat. S pokračujícím vývojem nových laserových čisticích zařízení a rozšiřováním jejich aplikací do nových sektorů vypadá budoucnost čisticích procesů jasně. Tak jako LASERCHINA Inženýři pokračují v průkopnictví v této oblasti, můžeme očekávat, že laserové čištění se stane základem ve vysoce přesných průmyslových odvětvích a nastaví nový standard pro čistotu, efektivitu a odpovědnost vůči životnímu prostředí.
KONTAKT PRO LASEROVÁ ŘEŠENÍ
S více než dvěma desetiletími odborných znalostí v oblasti laserů a komplexním sortimentem produktů zahrnujícím jednotlivé komponenty až po kompletní stroje je vaším dokonalým partnerem pro řešení všech vašich požadavků souvisejících s laserem.
