Primjenama laserskog čišćenja i uklanjanja boje posljednjih godina se pridaje velika pažnja, jer tradicionalne metode uklanjanja boje kao što su pjeskarenje i kemijsko skidanje boje stvaraju mnogo zagađenja okoliša. Vrijeme je da iskoristite prednosti rješenja za uklanjanje zelene boje. Pravilnom kontrolom parametara kao što su širina impulsa, gustoća energije, stopa ponavljanja i veličina snopa, laseri se mogu koristiti za obavljanje visokokvalitetnih radova i uklanjanje premaza [Referenca 1] Prednosti laserskog uklanjanja boje mogu se sažeti na sljedeći način:
● Manje potrošnog materijala
● Manje sekundarnog otpada
● Bez mehaničkih oštećenja podloge korišćenjem kontrolisanih parametara lasera
● Bolje prianjanje zbog smanjene hrapavosti površine
● Brže od tradicionalnih metoda
● Efikasnije od tradicionalnih metoda
Postoje dva načina za postizanje laserskog čišćenja. Prva je laserska ablacija, gdje će visokoenergetski impuls ili intenzivan kontinuirani snop valova generirati plazmu u premazu, a udarni val koji stvara plazma će raznijeti premaz u čestice. Druga je termička dekompozicija, pri čemu kontinuirani talasni snop niže energije ili dugi impuls mogu zagrijati površinu i na kraju ispariti premaz. Ova dva mehanizma prikazana su na slikama 1 i 2.
Slika 1 Koraci laserske ablacije
Slika 2 Koraci termičke razgradnje
Bez obzira na mehanizam, nekontrolisani laserski parametri mogu oštetiti podlogu i uzrokovati probleme. I kontinuirani i impulsni laseri mogu se koristiti za lasersko čišćenje, ali je važno razumjeti različite efekte koji ovi laseri proizvode na različitim podlogama. Apsorpcija kontinuiranog lasera supstratom zavisi od njegove talasne dužine, pri čemu kraće talasne dužine generalno rezultiraju većom apsorpcijom. Za klasični pulsni laser, s druge strane, dubina prodiranja LT u supstrat je nezavisna od talasne dužine i umesto toga zavisi od širine impulsa τp lasera i difuzije D supstrata, kao što je prikazano u jednačini 1.
Za klasični pulsni laser, povećanje širine impulsa povećava prag ablacije, koji je definiran kao minimalna energija potrebna za uklanjanje jedinične zapremine materijala prema sljedećoj jednadžbi:
gdje je ρ gustina, a Hv toplina isparavanja (količina topline potrebna za isparavanje jedinice mase materijala u džulima po gramu). Dakle, duži impulsi smanjuju efikasnost ablacije. Klasični impulsni laseri takođe zavise od brzine ponavljanja impulsa, pri čemu se efikasnost ablacije povećava kako se stopa ponavljanja povećava.
Provedena je studija kojom se istražuje CW i pulsni rad lasera pomoću lasera s vlaknima od 1,07 μm [Ref 2]. U ovoj studiji, isti kontinuirani laser je bio uključen i isključen kako bi se proizveli impulsi duge širine. Ova studija je otkrila da u CW modu, specifična energija (definirana kao energija potrebna za uklanjanje jedinice zapremine materijala (mm3) u džulima i obrnuto proporcionalna efikasnosti ablacije) opada s povećanjem brzine skeniranja i snage lasera. Za impulsni režim, utvrđeno je da efikasnost ablacije zavisi od radnog ciklusa (odnos širine impulsa i vremenskog intervala između dva impulsa). Povećanjem radnog ciklusa, povećana je efikasnost ablacije. Ovo je u suprotnosti sa klasičnim impulsnim laserima, gde, uz fiksnu stopu ponavljanja, povećanje širine impulsa (a time i radnog ciklusa) smanjuje efikasnost ablacije. Slika 3 upoređuje specifičnu energiju u odnosu na snagu i brzinu skeniranja za CW laser od 1 kHz i pulsni laser (tj. CW laser koji se uključuje i isključuje) na podlozi od nerđajućeg čelika.
Slika 3: Lijevi grafikon prikazuje specifičnu energiju CW lasera u odnosu na snagu lasera, a desni grafikon prikazuje specifičnu energiju impulsa od 1 kHz u odnosu na radni ciklus lasera
Vršna snaga pulsirajućeg lasera (tj. CW lasera koji se uključuje i isključuje) je 1800 W, a njegova prosječna snaga je skoro ista kao i CW lasera, ali kao što se može vidjeti iz grafikona, specifična energija je skoro 2 puta niže. Impulsni način rada u poređenju sa CW načinom rada. Čini se da CW način rada ima više gubitaka u odnosu na pulsni način jer je njegova laserska snaga uvijek na vrhuncu.
Međutim, način rada lasera nije jedini faktor u odlučivanju da li ćete koristiti pulsni (tj. kontinuirani talas koji se uključuje i isključuje) ili kontinuirani talasni laser za lasersko čišćenje. Način skeniranja je također još jedna važna stvar koju treba uzeti u obzir. Važno je da vreme interakcije između laserskog snopa i premaza bude kratko kako bi efekat bio
termičko oštećenje je minimalno. Ovo se može postići korištenjem kratkih impulsa visokog vršnog intenziteta ili korištenjem kontinuiranog lasera i velikom brzinom skeniranja.
S obzirom da je kontinuirana snaga lasera općenito snažnija, jeftinija i robusnija od pulsnih lasera, nije loš izbor za lasersko čišćenje. Nažalost, galvanometarski skeneri koji se tradicionalno koriste za lasersko čišćenje ne mogu podnijeti lasere od više kilovata. Galvanometarski skeneri koji se koriste za lasere velike snage su također prilično teški i ne mogu raditi pri velikim brzinama skeniranja. Stoga je predložen novi tip skenera koji se zove poligonski skener koji ima samo jedan pokretni dio, poligon [Ref 3]. Ovi poligonalni skeneri su u stanju podnijeti veće snage lasera i pokazalo se da su tri puta brži od galvanometarskih skenera. Koristeći skromne brzine rotacije, poligonski skeneri mogu proizvesti brzine skeniranja površine veće od 50 metara u sekundi. Ova velika brzina skeniranja omogućava da vrijeme interakcije zraka sa radnom površinom bude kratko i omogućava korištenje vrlo velikih laserskih snaga. Figuygon skener.
Ukratko, izbor korištenja CW ili impulsnog lasera (tj. CW ili klasičnih kratkopulsnih lasera koji se uključuju i isključuju) za lasersko čišćenje ovisi o nekoliko faktora, poput vrste podloge, upijajuće sposobnosti premaza i cena lasera. Kombinacija poligonskog skenera i kontinuiranog lasera stvara velike brzine skeniranja i obećavajuća je opcija za razmatranje kada klasični pulsni laseri nisu dostupni
