Έναν αιώνα αφότου ο καθηγητής Theodore Harold Maiman εφηύρε το πρώτο ρουμπινί λέιζερ στον κόσμο, τα λέιζερ που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορους τομείς έχουν εμφανιστεί το ένα μετά το άλλο. Η εφαρμογή της τεχνολογίας λέιζερ έχει οδηγήσει στην ταχεία ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας στους τομείς της ιατρικής, της κατασκευής εξοπλισμού, των μετρήσεων ακριβείας και της μηχανικής ανακατασκευής και έχει επιταχύνει το ρυθμό της κοινωνικής προόδου.
Στη δεκαετία του 1980, ακτινοβολήθηκαν ακτίνες λέιζερ στα μολυσμένα μέρη ορισμένων αντικειμένων και οι ακτινοβολημένες ουσίες υποβλήθηκαν σε μια σειρά από φυσικές και χημικές διεργασίες όπως κραδασμούς, τήξη, εξάτμιση και καύση. Οι ρύποι στην επιφάνεια τελικά αποκολλήθηκαν από την επιφάνεια των αντικειμένων, επιτυγχάνοντας την απομάκρυνση των ρύπων. Από τότε, οι άνθρωποι άρχισαν να μελετούν τον καθαρισμό με λέιζερ. Μετά από δεκαετίες ανάπτυξης, η τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ έχει περάσει από την εργαστηριακή έρευνα στις κατασκευαστικές εφαρμογές και διάφορα μηχανήματα καθαρισμού λέιζερ έχουν εισέλθει σταδιακά στις τάξεις του σύγχρονου ευφυούς εξοπλισμού κατασκευής.
1. Σύγκριση καθαρισμού με λέιζερ και παραδοσιακών μεθόδων καθαρισμού
Η τεχνολογία καθαρισμού λέιζερ αναφέρεται στη χρήση παλμών λέιζερ υψηλής συχνότητας και υψηλής ενέργειας για την ακτινοβολία της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας. Το στρώμα επίστρωσης και το στρώμα μόλυνσης μπορούν να απορροφήσουν αμέσως την εστιασμένη ενέργεια λέιζερ, προκαλώντας την εξάτμιση ή την αποκόλληση του λαδιού, της σκουριάς ή της επικάλυψης στην επιφάνεια αμέσως και αφαιρώντας γρήγορα και αποτελεσματικά τα προσαρτήματα επιφάνειας ή τις επικαλύψεις επιφανειών. Οι παλμοί λέιζερ με πολύ σύντομο χρόνο δράσης δεν θα βλάψουν το μεταλλικό υπόστρωμα υπό κατάλληλες παραμέτρους. Το Σχήμα 1 δείχνει τα μικροσκοπικά φαινόμενα καθαρισμού με λέιζερ κάτω από διαφορετικούς μηχανισμούς επεξεργασίας αεριοποίησης και κατακερματισμού μικρο-κρούσεων.
Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους καθαρισμού, ο καθαρισμός με λέιζερ έχει ορισμένα πλεονεκτήματα που οι παραδοσιακές μέθοδοι καθαρισμού δεν μπορούν να επιτύχουν. Ο καθαρισμός με λέιζερ είναι μια μέθοδος καθαρισμού χωρίς επαφή που προκαλεί μικρή ζημιά στο υπόστρωμα. Διαθέτει υψηλή ευελιξία, σταθερότητα και χαρακτηριστικά αυτοματισμού, καλή ποιότητα καθαρισμού, υψηλή ακρίβεια και προστασία του περιβάλλοντος. Είναι ένας «πράσινος» αυτοματοποιημένος εξοπλισμός καθαρισμού. Ο Πίνακας 1 συγκρίνει διαφορετικές μεθόδους καθαρισμού.
2. Σύνθεση συστήματος καθαρισμού λέιζερ
Παρόλο που ο εξοπλισμός καθαρισμού είναι διαφορετικός, τα κύρια εξαρτήματα είναι βασικά παρόμοια, συμπεριλαμβανομένου του συστήματος ελέγχου υπολογιστή, του συστήματος λέιζερ, του συστήματος ρύθμισης δέσμης, κ.λπ., βλέπε Εικόνα 2. Επιπλέον, περιλαμβάνεται και κάποιος εξοπλισμός υποστήριξης: όπως σύστημα απομάκρυνσης σκόνης και καθαρισμού , χειριστής, φασματόμετρο διάσπασης που προκαλείται από λέιζερ (LIBS), σύστημα οπτικού εντοπισμού θέσης και σύστημα θερμικής απεικόνισης.
Κατά τη διάρκεια του καθαρισμού, το σύστημα του υπολογιστή παίζει έναν βασικό ρόλο επικοινωνίας, ο οποίος ελέγχει ταυτόχρονα το λέιζερ και το σύστημα προσαρμογής οπτικής διαδρομής. Η δέσμη λέιζερ μεταδίδεται με οπτική ίνα και εισέρχεται στο σύστημα ρύθμισης της δέσμης. Αφού εστιαστεί η δοκός, η διάμετρος του σημείου φτάνει σε πολύ μικρό μέγεθος και δρα τακτικά στην επιφάνεια του τεμαχίου επεξεργασίας μετάλλου καθαρισμού.
3. Ευρεία εφαρμογή τεχνολογίας καθαρισμού λέιζερ
Ο καθαρισμός με λέιζερ χρησιμοποιείται ως διαδικασία καθαρισμού στη βιομηχανική παραγωγή, η οποία μπορεί να αφαιρέσει αποτελεσματικά τη σκουριά, τη βρωμιά, το χρώμα, τις εναποθέσεις άνθρακα και διάφορες επικαλύψεις. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως σε διάφορους τομείς όπως η αεροδιαστημική, τα σιδηροδρομικά οχήματα, η μικροηλεκτρονική, η προστασία πολιτιστικών κειμηλίων και η ιατρική περίθαλψη, όπως φαίνεται στο Σχήμα
4.Προσυγκολλητικός και μετασυγκολλητικός καθαρισμός
Η τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως στον προ-συγκολλητικό και μετα-συγκολλητικό καθαρισμό μεταλλικών υλικών όπως κράματα αλουμινίου, κράματα τιτανίου, ανοξείδωτο χάλυβα και κράματα υψηλής θερμοκρασίας, τα οποία μπορούν να αποτρέψουν αποτελεσματικά τη δημιουργία ελαττωμάτων όπως εγκλείσματα και πόρους. Μετά τη συγκόλληση, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για καθαρισμό οξείδωσης μετά τη συγκόλληση, έτσι ώστε το στρώμα οξειδίου που δημιουργείται κατά τη διαδικασία συγκόλλησης να μπορεί να αφαιρεθεί ξανά για να αποκατασταθεί η μεταλλική λάμψη.
Η τεχνολογία καθαρισμού με λέιζερ χρησιμοποιήθηκε για τον τοπικό καθαρισμό της μεμβράνης ανοδικού οξειδίου του κράματος αλουμινίου και η καθαρισμένη δοκιμαστική πλάκα συγκόλλησης συγκολλήθηκε στο κάτω μέρος. Η ποιότητα της συγκόλλησης αξιολογήθηκε με ανίχνευση ακτίνων Χ και η μεταλλογραφική δομή παρατηρήθηκε και αναλύθηκε. Η επίδραση της αφαίρεσης του φιλμ οξειδίου στην απόδοση της συγκόλλησης δοκιμάστηκε με δοκιμή εφελκυσμού σε θερμοκρασία δωματίου. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 4, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι το φιλμ ανοδικού οξειδίου καθαρίστηκε επιμελώς, η αντοχή εφελκυσμού του συνδέσμου κράματος αλουμινίου που καθαρίστηκε με λέιζερ ήταν 298~303 MPa και η επιμήκυνση εφελκυσμού στο σπάσιμο ήταν 6,2%~6,5%. Το εύρος απόδοσης της συγκόλλησης που καθαρίστηκε με λέιζερ ήταν συνεπές με αυτό της συγκόλλησης με μηχανική απόξεση. Th
