A limpeza a laser é um método eficaz para remover partículas de sujeira e camadas de resíduos de diferentes tamanhos e superfícies sólidas de diversos materiais. Utilizando um laser contínuo ou pulsado de alta luminosidade e boa diretividade, o laser, através de foco óptico e modelagem do ponto focal, forma um feixe de laser com formato e distribuição de energia específicos. Este feixe é irradiado sobre a superfície do material contaminado a ser limpo, onde os contaminantes aderidos absorvem a energia do laser, sofrendo uma série de processos físico-químicos complexos, como vibração, fusão, combustão e até mesmo gaseificação. Ao final, os contaminantes são removidos da superfície do material. Mesmo quando o laser incide diretamente sobre a superfície a ser limpa, a grande maioria das partículas é refletida, sem danificar o substrato, alcançando assim o efeito de limpeza desejado.A imagem a seguir mostra a remoção e limpeza da ferrugem superficial da rosca.
A limpeza a laser pode ser classificada de acordo com diferentes padrões de classificação. Por exemplo, de acordo com o processo de limpeza a laser, em que a superfície do substrato é coberta com uma película líquida, divide-se em limpeza a laser a seco e limpeza a laser úmida. A primeira consiste na irradiação direta do laser sobre a superfície contaminada, enquanto a segunda requer a aplicação de umidade ou uma película líquida sobre a superfície a ser limpa. A limpeza a laser úmida é altamente eficiente, mas requer a aplicação manual da película líquida, cuja composição não pode alterar a natureza do próprio material do substrato. Portanto, em comparação com a tecnologia de limpeza a laser a seco, a limpeza a laser úmida apresenta algumas limitações quanto ao escopo de aplicação. A limpeza a laser a seco é atualmente o método de limpeza a laser mais utilizado, que emprega o feixe de laser para irradiar diretamente a superfície da peça de trabalho, removendo partículas e películas finas.
LaserDry Cinclinando
O princípio básico da limpeza a seco a laser é a irradiação a laser entre a partícula e o substrato do material, convertendo instantaneamente a energia luminosa absorvida em calor. Isso causa a expansão térmica instantânea da partícula, do substrato ou de ambos, gerando uma aceleração instantânea entre a partícula e o substrato. A força gerada por essa aceleração supera a força de adsorção entre a partícula e o substrato, fazendo com que a partícula se desprenda da superfície do substrato.
De acordo com os diferentes métodos de absorção da limpeza a seco a laser, esta pode ser dividida nas seguintes duas formas principais:
1.Fou o ponto de fusão é maior que o do material original (ou diferenças na taxa de absorção do laser) das partículas de poeira: as partículas absorvem a irradiação do laser mais fortemente do que a absorção do substrato (a) ou vice-versa (b), então a energia da luz do laser absorvida pelas partículas é convertida em energia térmica, causando a expansão térmica das partículas. Embora a quantidade de expansão térmica seja muito pequena, ela ocorre em um período de tempo muito curto, resultando em uma enorme aceleração instantânea no substrato. Enquanto isso, o substrato exerce uma força contrária sobre as partículas, superando a força de adsorção mútua, de modo que as partículas se desprendem do substrato. O princípio é ilustrado esquematicamente na Figura 1..
2. Para sujeiras com ponto de ebulição mais baixo: a sujeira superficial absorve diretamente a energia do laser, ocorrendo evaporação instantânea em alta temperatura, seguida de vaporização direta para remoção da sujeira. O princípio é ilustrado na Figura 2.
LaserWet CinclinandoPprincípio
A limpeza a laser úmida, também conhecida como limpeza a laser a vapor, ao contrário da limpeza a seco, ocorre na presença de uma fina camada de filme líquido ou meio filtrante com alguns mícrons de espessura sobre a superfície das peças a serem limpas. A irradiação do laser eleva instantaneamente a temperatura desse filme líquido, produzindo um grande número de bolhas que reagem por gaseificação. A explosão resultante da gaseificação ocorre quando as partículas colidem com o substrato, superando a força de adsorção entre elas. Como o coeficiente de absorção do laser varia de acordo com as partículas, o filme líquido e o substrato, a limpeza a laser úmida pode ser dividida em três tipos.
1.Forte absorção de energia laser pelo substrato
Ao irradiar um laser sobre o substrato e a película líquida, a absorção do laser pelo substrato é muito maior do que a da película líquida, resultando em vaporização explosiva na interface entre o substrato e a película líquida, conforme ilustrado na figura abaixo. Teoricamente, quanto menor a duração do pulso, mais fácil é gerar superaquecimento na junção, o que resulta em um impacto explosivo maior.
2. Forte absorção da energia do laser pela membrana líquida.
O princípio dessa limpeza é que a película líquida absorve a maior parte da energia do laser, e a vaporização explosiva ocorre na superfície da película líquida, como mostrado na figura abaixo. Nesse caso, a eficiência da limpeza a laser não é tão boa quanto quando há absorção pelo substrato, porque, nesse momento, o impacto da explosão ocorre na superfície da película líquida. Já na absorção pelo substrato, as bolhas e explosões ocorrem na interface entre o substrato e a película líquida, e o impacto da explosão facilita a remoção das partículas da superfície do substrato; portanto, o efeito da limpeza por absorção pelo substrato é melhor.
3.Tanto o substrato quanto a membrana líquida absorvem conjuntamente a energia do laser.
Neste momento, a eficiência da limpeza é muito baixa, pois após a irradiação a laser na película líquida, parte da energia do laser é absorvida e dispersa por toda a película líquida, provocando a ebulição e a formação de bolhas. A energia restante do laser, ao atravessar a película líquida, é absorvida pelo substrato, conforme ilustrado na figura. Este método requer uma quantidade maior de energia do laser para produzir bolhas em ebulição antes que ocorra a explosão. Portanto, a eficiência deste método é muito baixa.
A limpeza a laser úmida utiliza a absorção pelo substrato, pois a maior parte da energia do laser é absorvida pelo substrato, criando uma película líquida. O superaquecimento da junção entre o substrato e a película, juntamente com a formação de bolhas na interface, é um processo diferente da limpeza a seco. Na limpeza úmida, a explosão das bolhas geradas pela junção ocorre devido ao impacto do laser. Além disso, é possível adicionar uma certa quantidade de substâncias químicas à película líquida para que as partículas poluentes reajam quimicamente, reduzindo a força de adsorção entre o material e o substrato, diminuindo assim o limiar de limpeza a laser. Portanto, a limpeza úmida pode melhorar a eficiência da limpeza até certo ponto, mas apresenta algumas dificuldades. A introdução da película líquida pode levar a novas contaminações, e a espessura da película líquida é difícil de controlar.
FatoresAafetando oQqualidade deLaserCinclinando
Efeito deLaserWcomprimento médio
A premissa da limpeza a laser é a absorção da luz; portanto, na escolha da fonte de laser, o primeiro passo é combinar as características de absorção de luz da peça a ser limpa, selecionando um laser com comprimento de onda adequado como fonte de luz. Além disso, pesquisas experimentais de cientistas estrangeiros mostram que, para partículas poluentes com as mesmas características de limpeza, quanto menor o comprimento de onda, maior a capacidade de limpeza do laser e menor o limiar de limpeza. Conclui-se que, para atender à premissa de absorção de luz do material e, assim, melhorar a eficácia e a eficiência da limpeza, deve-se escolher um laser com comprimento de onda mais curto como fonte de luz de limpeza.
Efeito dePpoderDdensidade
Na limpeza a laser, a densidade de potência do laser apresenta um limite superior de dano e um limite inferior de limpeza. Dentro dessa faixa, quanto maior a densidade de potência do laser, maior a capacidade de limpeza e mais evidente o efeito. Portanto, para não danificar o material do substrato, deve-se aumentar ao máximo a densidade de potência do laser.
Efeito dePulseWidth
O laser A fonte de limpeza a laser pode ser luz contínua ou pulsada. O laser pulsado pode fornecer uma potência de pico muito alta, atendendo facilmente aos requisitos mínimos. Além disso, observou-se que, no processo de limpeza do substrato, o impacto térmico causado pelo laser pulsado é menor, enquanto o impacto térmico causado pelo laser contínuo é maior.
OEefeito deSenlatamentoSfez xixi eNnúmero deTvezes
Obviamente, no processo de limpeza a laser, quanto maior a velocidade de varredura do laser e menor o número de varreduras, maior a eficiência da limpeza, mas isso pode causar uma diminuição no efeito da limpeza. Portanto, no processo real de aplicação da limpeza, deve-se basear as características do material da peça a ser limpa e o nível de contaminação para escolher a velocidade de varredura e o número de varreduras adequados. A taxa de sobreposição da varredura, entre outros fatores, também afetará o efeito da limpeza.
Efeito doAmonte deDfoco eletrônico
Antes da limpeza a laser, o processo geralmente envolvia uma combinação específica de lentes de focalização para convergência. No processo de limpeza a laser em si, quanto maior o grau de desfocagem, maior o ponto de incidência sobre o material, maior a área de varredura e maior a eficiência. Considerando a potência total, quanto menor o grau de desfocagem, maior a densidade de potência do laser e maior a capacidade de limpeza.
Resumo
Como a limpeza a laser não utiliza solventes químicos nem outros consumíveis, ela é ecologicamente correta, segura de operar e apresenta muitas vantagens:
1. Ecológico e amigo do ambiente, sem a utilização de quaisquer produtos químicos ou soluções de limpeza.,
2. Os resíduos de limpeza são principalmente pó sólido, de tamanho pequeno, fáceis de coletar e reciclar.,
3. A fumaça dos resíduos da limpeza é fácil de absorver e manusear, silenciosa e não prejudica a saúde pessoal.,
4. Limpeza sem contato, sem resíduos no meio filtrante, sem poluição secundária.,
5. É possível realizar uma limpeza seletiva sem danificar os substratos.,
6. Sem consumo de fluido de trabalho, consome apenas eletricidade, baixo custo de uso e manutenção.,
7. EFácil de alcançar a automação, reduzir a intensidade do trabalho,
8. Adequado para áreas ou superfícies de difícil acesso, em ambientes perigosos ou com risco de explosão.
A Maven Laser Automation Co., Ltd. é uma fabricante profissional de máquinas de soldagem a laser, máquinas de limpeza a laser e máquinas de marcação a laser há 14 anos. Desde 2008, a Maven Laser se concentra no desenvolvimento e na produção de diversos tipos de máquinas de gravação/soldagem/marcação/limpeza a laser. Com gestão avançada, forte capacidade de pesquisa e desenvolvimento e uma estratégia de globalização consistente, a Maven Laser estabeleceu um sistema de vendas e serviços mais completo na China e em todo o mundo, tornando-se uma marca global na indústria de laser.
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Data da publicação: 05 de maio de 2023
