Die Laserreinigung ist eine effektive Methode zur Entfernung von Verschmutzungen und Filmen von Oberflächen verschiedener Materialien und Größen. Ein hochenergetischer und gut gerichteter Dauerstrich- oder Pulslaser wird durch optische Fokussierung und Spotformung so eingestellt, dass ein spezifischer Spot mit bestimmter Energieverteilung entsteht. Dieser Laserstrahl wird auf die Oberfläche des zu reinigenden Materials gerichtet. Die anhaftenden Verunreinigungen absorbieren die Laserenergie und induzieren eine Reihe komplexer physikalischer und chemischer Prozesse wie Vibration, Schmelzen, Verbrennung und sogar Vergasung. Dadurch werden die Verunreinigungen von der Materialoberfläche entfernt. Selbst wenn der Laserstrahl auf die zu reinigende Oberfläche trifft, wird der Großteil reflektiert, sodass das Substrat nicht beschädigt wird und der gewünschte Reinigungseffekt erzielt wird.Das folgende Bild: Entfernung und Reinigung von Gewindeoberflächenrost.
Die Laserreinigung lässt sich nach verschiedenen Klassifizierungsstandards einteilen. Beispielsweise wird je nach Art des Reinigungsprozesses – ob die Oberfläche des Substrats mit einem Flüssigkeitsfilm bedeckt ist – zwischen Trocken- und Nasslaserreinigung unterschieden. Bei der Trockenlaserreinigung wird die Oberfläche direkt mit Laserlicht bestrahlt, während bei der Nasslaserreinigung Feuchtigkeit oder ein Flüssigkeitsfilm auf die zu reinigende Oberfläche aufgetragen werden muss. Die Nasslaserreinigung ist hocheffizient, erfordert jedoch das manuelle Auftragen des Flüssigkeitsfilms. Dieser darf die Zusammensetzung des Flüssigkeitsfilms nicht verändern, da sich sonst die Eigenschaften des Substratmaterials selbst verändern. Daher ist die Nasslaserreinigung im Vergleich zur Trockenlaserreinigung in ihrem Anwendungsbereich eingeschränkt. Die Trockenlaserreinigung ist derzeit die am weitesten verbreitete Laserreinigungsmethode. Dabei wird der Laserstrahl direkt auf die Werkstückoberfläche gerichtet, um Partikel und dünne Beläge zu entfernen.
LaserDry Csich lehnen
Das Grundprinzip der Laser-Trockenreinigung besteht darin, dass Partikel und Materialsubstrat durch Laserbestrahlung sofort in Wärme umgewandelt werden, was zu einer sofortigen thermischen Ausdehnung der Partikel oder des Substrats oder beider führt. Zwischen Partikel und Substrat entsteht sofort eine Beschleunigung. Die durch die Beschleunigung erzeugte Kraft überwindet die Adsorption zwischen Partikel und Substrat, sodass sich die Partikel von der Substratoberfläche lösen.
Je nach den verschiedenen Absorptionsmethoden der Laser-Trockenreinigung kann diese in folgende zwei Hauptformen unterteilt werden:
1.FOder der Schmelzpunkt ist höher als der des Ausgangsmaterials (oder es gibt Unterschiede in der Laserabsorptionsrate) der Staubpartikel: Die Partikel absorbieren die Laserstrahlung stärker als das Substrat (a) oder umgekehrt (b). Dann wird die absorbierte Laserlichtenergie in Wärmeenergie umgewandelt, was zu einer thermischen Ausdehnung der Partikel führt. Obwohl die thermische Ausdehnung sehr gering ist, erfolgt sie innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums. Dadurch entsteht eine enorme, kurzzeitige Beschleunigung auf dem Substrat. Gleichzeitig wirkt das Substrat den Partikeln entgegen; diese Kraft überwindet die gegenseitige Adsorptionskraft, sodass sich die Partikel vom Substrat lösen. Das Prinzip ist in Abbildung 1 schematisch dargestellt..
2. Bei dem niedrigeren Siedepunkt des Schmutzes: Der Oberflächenschmutz absorbiert direkt Laserenergie, es kommt zu einer sofortigen Verdampfung bei hoher Temperatur, wodurch der Schmutz direkt verdampft und entfernt wird. Das Prinzip ist in Abbildung 2 dargestellt.
LaserWet Csich lehnenPPrinzip
Die Laser-Nassreinigung, auch Laser-Dampfreinigung genannt, unterscheidet sich von der Trockenreinigung durch einen dünnen, wenige Mikrometer dicken Flüssigkeits- oder Medienfilm auf der Oberfläche der zu reinigenden Teile. Durch Laserbestrahlung erhitzt sich der Flüssigkeitsfilm schlagartig und erzeugt eine Vielzahl von Blasen, die verdampfen. Die entstehende Gasexplosion wird durch den Aufprall der Partikel auf das Substrat ausgelöst, wodurch die Adsorptionskräfte zwischen ihnen überwunden werden. Da sich die Absorptionskoeffizienten der Laserwellenlängen für Partikel, Flüssigkeitsfilm und Substrat unterscheiden, lassen sich drei Arten der Laser-Nassreinigung unterscheiden.
1.Starke Absorption von Laserenergie durch das Substrat
Bei der Laserbestrahlung des Substrats und des Flüssigkeitsfilms ist die Absorption des Lasers durch das Substrat deutlich höher als durch den Flüssigkeitsfilm. Daher kommt es an der Grenzfläche zwischen Substrat und Flüssigkeitsfilm zu einer explosiven Verdampfung (siehe Abbildung unten). Theoretisch lässt sich umso leichter eine Überhitzung an der Grenzfläche erzeugen, je kürzer die Pulsdauer ist, was wiederum eine stärkere explosive Wirkung zur Folge hat.
2. Starke Absorption der Laserenergie durch die Flüssigmembran
Das Reinigungsprinzip beruht darauf, dass der Flüssigkeitsfilm den Großteil der Laserenergie absorbiert und es an seiner Oberfläche zu einer explosionsartigen Verdampfung kommt (siehe Abbildung unten). Die Effizienz der Laserreinigung ist dabei geringer als bei der Absorption auf dem Substrat, da die Explosionen hier direkt auf die Oberfläche des Flüssigkeitsfilms treffen. Bei der Substratabsorption hingegen entstehen Blasen und Explosionen an der Grenzfläche zwischen Substrat und Flüssigkeitsfilm. Durch die Explosionen werden die Partikel leichter von der Substratoberfläche abgelöst, wodurch die Reinigungswirkung bei Substratabsorption besser ist.
3.Sowohl das Substrat als auch die Flüssigmembran absorbieren gemeinsam Laserenergie.
Die Reinigungseffizienz ist derzeit sehr gering. Nach der Laserbestrahlung des Flüssigkeitsfilms wird ein Teil der Laserenergie absorbiert und im gesamten Film verteilt. Der Flüssigkeitsfilm verdampft und bildet Blasen. Die verbleibende Laserenergie wird, wie in der Abbildung dargestellt, vom Substrat absorbiert. Dieses Verfahren benötigt viel Laserenergie, um vor der Explosion siedende Blasen zu erzeugen. Daher ist die Effizienz dieser Methode sehr gering.
Bei der Nasslaserreinigung, die auf Substratabsorption basiert, wird der Großteil der Laserenergie vom Substrat absorbiert. Dies führt zur Bildung eines Flüssigkeitsfilms und zur Überhitzung der Substratgrenzfläche sowie zur Blasenbildung an der Grenzfläche. Im Vergleich zur Trockenreinigung nutzt die Nassreinigung die durch den Laserstrahl erzeugte Blasenplatzung an der Grenzfläche. Optional können dem Flüssigkeitsfilm chemische Substanzen zugesetzt werden, die mit den Schadstoffpartikeln chemisch reagieren. Dadurch wird die Adsorptionskraft zwischen Partikeln und Substrat reduziert und die Laserschwelle gesenkt. Die Nassreinigung kann die Reinigungseffizienz somit bis zu einem gewissen Grad verbessern, birgt aber gleichzeitig auch Schwierigkeiten: Die Bildung eines Flüssigkeitsfilms kann zu neuen Verunreinigungen führen, und die Dicke des Flüssigkeitsfilms ist schwer zu kontrollieren.
FaktorenAdieQQualität vonLaserCsich lehnen
Wirkung vonLaserWdurchschnittliche Länge
Die Voraussetzung für die Laserreinigung ist die Laserabsorption. Daher muss bei der Auswahl der Laserquelle zunächst die Lichtabsorptionseigenschaften des zu reinigenden Werkstücks berücksichtigt und eine geeignete Wellenlänge gewählt werden. Experimentelle Untersuchungen ausländischer Wissenschaftler zeigen zudem, dass bei gleichartigen Verschmutzungspartikeln die Reinigungsleistung umso höher und die Reinigungsschwelle umso niedriger ist, je kürzer die Wellenlänge ist. Um die Voraussetzung der Materialabsorption zu erfüllen und die Effektivität und Effizienz der Reinigung zu verbessern, sollte daher eine Laserlichtquelle mit kürzerer Wellenlänge gewählt werden.
Wirkung vonPHerrscherDEntität
Bei der Laserreinigung gibt es eine obere Schadensschwelle und eine untere Reinigungsschwelle für die Laserleistungsdichte. Innerhalb dieses Bereichs gilt: Je höher die Laserleistungsdichte, desto größer die Reinigungsleistung und desto deutlicher der Reinigungseffekt. Daher sollte das Substratmaterial nicht beschädigt werden; die Laserleistungsdichte sollte daher möglichst hoch sein.
Wirkung vonPulseWidth
Der Laser Die Laserreinigung kann mit kontinuierlichem oder gepulstem Licht erfolgen. Gepulste Laser liefern sehr hohe Spitzenleistungen und erfüllen daher problemlos die erforderlichen Schwellenwerte. Es zeigte sich, dass die thermischen Auswirkungen auf das Substrat bei der Reinigung durch gepulste Laser geringer sind als bei kontinuierlichem Laser.
DerEAuswirkung vonSEinmachenSgepinkelt undNAnzahlTZeiten
Beim Laserreinigen gilt: Je höher die Scangeschwindigkeit, desto weniger Scans sind nötig und desto effizienter wird die Reinigung. Allerdings kann dies die Reinigungswirkung beeinträchtigen. Daher sollten Scangeschwindigkeit und Scananzahl in der Praxis anhand der Materialeigenschaften des Werkstücks und des Verschmutzungsgrades gewählt werden. Auch die Überlappungsrate der Scans beeinflusst die Reinigungswirkung.
Auswirkung derABergDefocusing
Die Laserreinigung erfolgt hauptsächlich durch eine bestimmte Kombination aus Fokussierlinse und Laserstrahl. Beim eigentlichen Reinigungsprozess, insbesondere bei Defokussierung, gilt: Je größer die Defokussierung, desto größer der auf das Material gerichtete Strahlfleck, desto größer die Scanfläche und desto höher die Effizienz. Die Gesamtleistung ist dabei konstant: Je geringer die Defokussierung, desto höher die Leistungsdichte des Lasers und desto stärker die Reinigungswirkung.
Zusammenfassung
Da bei der Laserreinigung keine chemischen Lösungsmittel oder andere Verbrauchsmaterialien zum Einsatz kommen, ist sie umweltfreundlich, sicher in der Anwendung und bietet viele Vorteile:
1. Grün und umweltfreundlich, ohne Verwendung von Chemikalien und Reinigungsmitteln,
2. Reinigungsabfälle bestehen hauptsächlich aus festem Pulver, sind kleinkörnig und lassen sich leicht sammeln und recyceln.,
3. Die Reinigung von Abgasen ist einfach, da sie leicht zu absorbieren und zu handhaben ist, geräuscharm ist und keine Gesundheitsgefährdung darstellt.,
4. Berührungslose Reinigung, keine Medienrückstände, keine Sekundärverschmutzung,
5. Selektive Reinigung ist möglich, ohne Beschädigung der Untergründe.,
6. Kein Verbrauch von Arbeitsmedien, nur Stromverbrauch, geringe Nutzungs- und Wartungskosten.,
7. Eum die Automatisierung zu erleichtern, die Arbeitsintensität zu reduzieren,
8. Geeignet für schwer zugängliche Bereiche oder Oberflächen, für gefährliche oder risikobehaftete Umgebungen.
Maven Laser Automation Co., Ltd. ist seit 14 Jahren ein professioneller Hersteller von Laserschweiß-, Laserreinigungs- und Lasermarkierungsmaschinen. Seit 2008 konzentriert sich Maven Laser auf die Entwicklung und Produktion verschiedener Arten von Lasergravur-, Schweiß-, Markierungs- und Reinigungsmaschinen. Dank fortschrittlichem Management, starker Forschungskompetenz und einer konsequenten Globalisierungsstrategie hat Maven Laser ein perfektes Produktvertriebs- und Servicesystem in China und weltweit etabliert und sich zu einer globalen Marke in der Laserindustrie entwickelt.
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Veröffentlichungsdatum: 05. Mai 2023
