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
● Smanjen sekundarni otpad
● Nema mehaničkih oštećenja na podlozi zbog upotrebe 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. Drugi je termička dekompozicija, pri čemu kontinuirani talasni snop niže energije ili dugi impuls mogu zagrijati površinu i na kraju ispariti premaz.
Bez obzira na mehanizam, nekontrolisani laserski parametri mogu oštetiti podlogu i uzrokovati probleme. Za lasersko čišćenje mogu se koristiti i kontinuirani i impulsni laseri, ali je potrebno 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 podlogu je nezavisna od valne dužine i umjesto toga ovisi o širini impulsa τp lasera i koeficijentu 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 sa povećanjem stope ponavljanja.
Provedena je studija za istraživanje CW i impulsnih načina rada lasera pomoću lasera s vlaknima od 1,07 μm [Ref 2]. U ovoj studiji, isti CW laser je bio uključen i isključen da bi proizveo impulse velike 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.
Impulsni laser (tj. CW laser koji se uključuje i isključuje) ima vršnu snagu od 1800 W i prosječnu snagu skoro istu kao CW laser, ali kao što se može vidjeti iz slike, specifična energija je skoro 2 puta manja . Impulsni način rada u odnosu na CW način rada. Čini se da CW način rada ima više gubitaka od pulsnog jer je snaga lasera uvijek na vršnoj vrijednosti.
Međutim, način rada u kojem laser radi nije jedini faktor pri odlučivanju da li ćete koristiti impulsni (tj. kontinuirani talas uključivanje i isključivanje) ili kontinuirani talasni laser za lasersko čišćenje. Obrazac skeniranja je još jedna važna stvar. Važno je da vrijeme interakcije između laserskog snopa i premaza bude kratko kako bi učinak termičkog oštećenja bio minimalan. 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 također su 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 [Referenca 3]. Ovi poligonalni skeneri su u stanju podnijeti veće snage lasera i pokazalo se da su tri puta brži od skenera za galvanometar. Koristeći skromne brzine rotacije, poligonski skeneri mogu proizvesti brzine skeniranja površine veće od 50 metara u sekundi. Ova velika brzina skeniranja omogućava kratko vrijeme interakcije zraka s radnom površinom i dopušta korištenje vrlo velikih laserskih snaga. Slika 4 prikazuje dizajn poligonskog skenera.
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 moći premaza, i cijenu lasera. Kombinacija poligonskog skenera i kontinuiranog lasera može proizvesti velike brzine skeniranja i obećavajuća je opcija koja se može razmotriti kada klasični pulsni laseri nisu dostupni.
