Stoljeće nakon što je profesor Theodore Harold Maiman izumio prvi rubin laser na svijetu, laseri koji se mogu koristiti u različitim oblastima pojavili su se jedan za drugim. Primena laserske tehnologije dovela je do brzog razvoja nauke i tehnologije u oblastima medicine, proizvodnje opreme, preciznih merenja i reproizvodnog inženjerstva, i ubrzala tempo društvenog napretka.
Osamdesetih godina prošlog stoljeća laserski snopovi su zračeni na kontaminirane dijelove nekih predmeta, a ozračene tvari su prolazile kroz niz fizičkih i kemijskih procesa kao što su vibracije, topljenje, isparavanje i sagorijevanje. Zagađivači na površini na kraju se odvajaju od površine predmeta, čime se postiže uklanjanje zagađivača. Od tada su ljudi počeli proučavati lasersko čišćenje. Nakon decenija razvoja, tehnologija laserskog čišćenja se preselila iz laboratorijskih istraživanja u proizvodne aplikacije, a razne mašine za lasersko čišćenje postepeno su ušle u red moderne inteligentne proizvodne opreme.
1. Poređenje laserskog čišćenja i tradicionalnih metoda čišćenja
Tehnologija laserskog čišćenja odnosi se na upotrebu visokofrekventnih i visokoenergetskih laserskih impulsa za ozračivanje površine obratka. Sloj premaza i sloj kontaminacije mogu trenutno apsorbirati fokusiranu lasersku energiju, uzrokujući da ulje, rđa ili premaz na površini odmah ispare ili se odlijepe i brzo i efikasno uklanjaju površinske spojeve ili površinske premaze. Laserski impulsi sa vrlo kratkim vremenom djelovanja neće oštetiti metalnu podlogu pod odgovarajućim parametrima. Na slici 1 prikazani su mikroskopski fenomeni laserskog čišćenja pod različitim mehanizmima obrade gasifikacije i mikro-udarne fragmentacije.
U poređenju sa tradicionalnim metodama čišćenja, lasersko čišćenje ima neke prednosti koje tradicionalne metode čišćenja ne mogu postići. Lasersko čišćenje je beskontaktna metoda čišćenja koja uzrokuje mala oštećenja podloge. Ima visoku fleksibilnost, stabilnost i karakteristike automatizacije, dobar kvalitet čišćenja, visoku preciznost i zaštitu životne sredine. Riječ je o „zelenoj“ automatiziranoj opremi za čišćenje. Tabela 1 upoređuje različite metode čišćenja.
2. Sastav laserskog sistema za čišćenje
Iako je oprema za čišćenje različita, glavne komponente su u osnovi slične, uključujući kompjuterski kontrolni sistem, laserski sistem, sistem za podešavanje zraka, itd., pogledajte sliku 2. Osim toga, uključena je i neka prateća oprema: kao što je uklanjanje prašine i sistem za pročišćavanje , manipulator, laserski indukovani spektrometar proboja (LIBS), sistem vizuelnog pozicioniranja i sistem termičke slike.
Tokom čišćenja, kompjuterski sistem igra glavnu komunikacijsku ulogu, koji istovremeno kontroliše laser i optički sistem za podešavanje putanje. Laserski snop se prenosi optičkim vlaknom i ulazi u sistem za podešavanje snopa. Nakon što je snop fokusiran, prečnik tačke dostiže veoma malu veličinu i redovno deluje na površinu radnog komada za čišćenje metala.
3. Široka primjena tehnologije laserskog čišćenja
Lasersko čišćenje se koristi kao proces čišćenja u industrijskoj proizvodnji, koji može efikasno ukloniti hrđu, prljavštinu, boju, naslage ugljenika i razne premaze. Široko se koristi u raznim oblastima kao što su vazduhoplovstvo, šinska vozila, mikroelektronika, zaštita kulturnih relikvija i medicinski tretman, kao što je prikazano na slici
4. Čišćenje prije i nakon zavarivanja
Tehnologija laserskog čišćenja može se široko koristiti u čišćenju metalnih materijala prije zavarivanja i nakon zavarivanja kao što su legure aluminija, legure titana, nehrđajući čelik i visokotemperaturne legure, što može učinkovito spriječiti stvaranje defekata kao što su inkluzije i pore. Nakon zavarivanja, može se koristiti i za oksidacijsko čišćenje nakon zavarivanja, tako da se sloj oksida koji nastaje tokom procesa zavarivanja može ponovo ukloniti kako bi se vratio metalni sjaj.
Tehnologija laserskog čišćenja korištena je za lokalno čišćenje anodnog oksidnog filma od aluminijske legure, a očišćena ploča za ispitivanje zavarivanja je sučeono zavarena. Kvalitet šava ocjenjivan je rendgenskom detekcijom, te je uočena i analizirana metalografska struktura. Učinak uklanjanja oksidnog filma na performanse zavara testiran je testom rastezanja na sobnoj temperaturi. Kao što je prikazano na slici 4, rezultati pokazuju da je anodni oksidni film temeljno očišćen, vlačna čvrstoća spoja od legure aluminija očišćenog laserom bila je 298~303 MPa, a istezanje pri kidanju je 6,2%~6,5%. Opseg performansi zavara očišćenog laserom bio je u skladu sa onim kod mehanički struganog zavara. Th
