تنظيف الليزر وسطح الليزر الخشنة للصفائح الدقيقة للتصنيع المعدني اليوم لن يكون من الممكن ببساطة بدون تكنولوجيا الليزر. إن قطع الليزر موجود بالفعل في كل مكان ، كما يكتسب اللحام بالليزر (سواء أكان آليًا أو يدويًا) شعبية بسرعة. لكن الليزر تفعل أكثر من مجرد قطع ولحام ، يمكن أن تنظف. على الرغم من أن تقنية تنظيف الليزر لم تصبح شائعة بعد ، فقد أنشأت نفسها في تطبيقات مثل الطلاء وإزالة الصدأ ، وخاصة في تطبيقات التنظيف المتخصصة في الصناعات مثل الفضاء والسيارات. تستخدم معظم معدات تنظيف الليزر البصريات المسح الضوئي التي تحرك شعاع الليزر بسرعات عدة أمتار في الثانية لتتميز به في الشكل المطلوب (مثل دائرة أو مستطيل) على السطح.
ما هو بالضبط تنظيف الليزر؟
يشمل تنظيف الليزر مجموعة من العمليات المختلفة التي تنقسم إلى فئتين رئيسيتين. أحدهما هو إزالة الملوثات السطحية ، والآخر هو "نقش" أو "نسيج" لسطح لاستيعاب طلاء معين أو الترابط اللاصق أو احتياجات التطبيق الأخرى. على الرغم من أن إزالة الملوثات (المعروفة باسم "التنظيف") وملمس الليزر يمكن أن تستخدم مماثلة أو حتى نفس المعدات ، فإن العمليتين متميزتين ويختار المصنعون بين الفئات المختلفة اعتمادًا على احتياجاتهم.
كيف تنظف الليزر؟
في جوهره ، فإن تنظيف الليزر يدور حول إزالة الملوثات السطحية ، مثل الصدأ والطلاء غير المرغوب فيه. غالبًا ما يتم تجهيز المعدات بنظام استخراج الدخان الذي يلتقط الملوثات التي يتم إزالتها بواسطة الليزر. في بعض تطبيقات الفضاء الحرجة ، مثل تنظيف التيتانيوم ، يتم استخدام غاز محامي لمنع تكوين الأكسيد. في العديد من التطبيقات الشائعة ، تعمل الليزر عن طريق دمج ملوثات السطح. يعمل الاجتثاث (تحويل المادة الصلبة مباشرة إلى غاز) بشكل أفضل عندما يكون عتبة الاجتثاث للملوث أقل بكثير من المعدن الأساسي ، بحيث يمكن للليزر ذرة الملوث دون التأثير على سطح المعدن. تعمل الطاقة التي يوفرها الليزر عملية التنظيف بطرق مختلفة ، اعتمادًا على المواد التي يتم إزالتها. على سبيل المثال ، يخلق الليزر في بعض الأحيان تأثير صدمة حرارية على السطح ، مما يسبب الفرق في معاملات التمدد الحراري بين الحطام السطحي مثل الصدأ والمعادن الأساسية ، وتخلق الصدمة "تهز" من جزيئات الصدأ على السطح. في حالات أخرى ، تحرق حرارة الليزر المادة التي يتم إزالتها ، والتي عادة ما تكون الطلاء أو الطلاء العضوي الأخرى.
تلوث النفط شفاف لليزر ، لذلك لا تتم إزالته عن طريق الاجتثاث أو الصدمة الحرارية. في هذه الحالة ، فإن الليزر "يغلي" أجزاء معينة من الزيت. على وجه التحديد ، يسخن الليزر مساحات صغيرة من سطح المعدن ، مما تسبب في قطرات الزيت القفز من السطح إلى الهواء ، حيث يلتقط نظام استخراج الإبنة هذه القطرات. "في هذه التطبيقات ، يكون نظام استخراج الإبادة مهمًا مثل الليزر نفسه.
الأسطح المملوءة بالليزر
تقدم الليزر دقة يصعب مطابقة الأدوات الأخرى. يمكن ضبط قوة الليزر ، ومدة النبض ، وملف تعريف الشعاع بحيث تزيل العملية الجزء المقصود فقط وتترك مناطق أخرى غير متأثرة. مثلما يزيل تنظيف الليزر الملوثات مع ترك المعدن الأساسي سليما ، يمكن أيضًا إجراء نسيج بالليزر مع تحكم دقيق. في هذه العمليات ، يكون شعاع الليزر عادةً شعاع غاوسي ذو طاقة عالية في وسط الحزمة ، مما يفسد الطبقة المعدنية ويسبب المعدن الذي تحتها لتغيير حالة فورية من الصلبة إلى السائل والعودة إلى الصلبة. تستخدم العملية عادةً الليزر أحادي الوضع ، والتي تمكن أحجام بقعة صغيرة جدًا ، مما يخلق قوامًا دقيقة للغاية. يمكن رسم تشبيه إلى التفجير ، حيث يتم التحكم في حجم كل حبة من الرمال بدقة ، على الرغم من أن نسيج الليزر يعمل بطريقة مختلفة تمامًا معالجة السطح مع حرارة الليزر بدلاً من التأثير المادي لحبوب الرمال. في بعض تطبيقات تصنيع المعادن ، يمكن أن يقوم طبق الليزر بنمط السطح على وجه التحديد لتغيير خصائصه ، مثل جعله مسعورًا. عادةً ما تستخدم تطبيقات التنسيق الدقيقة هذه الليزر مع فترات نبض قصيرة جدًا ، وعادة ما تقاس في بيكو ثانية أو فيمتوثانية. تُستخدم العديد من تطبيقات التنسيق الأخرى لإعداد الأسطح المعدنية للطلاء دون استخدام المواد الكيميائية الحصى أو التنظيف.
.
التطبيقات الآلية
أصبح تنظيف الليزر الآلي أكثر شيوعًا في البيئات ذات الحجم الكبير ذي النطاقات المنخفضة. تنظيف اللحامات البطارية ، على سبيل المثال ، هو تطبيق نموذجي. "هذه الأنظمة تعالج ملايين الأجزاء ، ولحام قطع عمل متعددة في الثانية لتنظيف الأسطح." إزالة التشحيم بعد الختم هو تطبيق آخر متزايد. في السابق ، اعتمدت هذه العمليات على خطوط تنظيف كبيرة لإعداد الطوابع للطلاء ، باستخدام كميات كبيرة من المياه التي كانت ملوثة بسهولة بالمعادن والحطام الأخرى والمكلفة. يعد إعداد السندات منطقة تطبيق مهمة أخرى ، وخاصة نسيج الليزر. في بعض الحالات ، قد يلزم تجميع الإسكان باستخدام مادة لاصقة محددة تتطابق مع سطح مع نسيج أو نمط محدد. يستخدم تصنيع وسادة الفرامل تقنية مماثلة ، حيث يميل الليزر على سطح المعدن قبل وضع لوحة الفرامل.
استبدال الرمل؟
إن مزايا السرعة والجودة لحام الليزر معروفة جيدًا ، وهذا هو السبب في ظهوره بشكل متزايد في قاعة المتجر. لذلك ، هل يمكن أن يحل النسيج بالليزر محل الرمل؟ تعمل المعدات الآلية بشكل جيد في المواقف ذات الحجم الكبير والمنخفضة ، وخاصة بالنسبة للهندسة الأجزاء البسيطة. ومع ذلك ، فكلما أصبحت الأجزاء أكثر تعقيدًا وتصبح مجموعات جزئية أكبر ، تزداد صعوبة الأتمتة. هذا يتعلق بطبيعة نسيج الليزر ، والذي يتطلب من الناحية المثالية أن تكون الشعاع عموديًا على سطح المعدن ، أو بالقرب من عمودي قدر الإمكان.
بديل ناشئ
تنظيف الليزر والملمس غير مناسب في جميع الحالات ، اعتمادًا على الملوثات التي تحتاج إلى إزالتها ومتطلبات إعداد السطح. على سبيل المثال ، ليست الليزر جيدة في إزالة مقياس الطاحونة من لوحة سميكة مدفوعة الساخنة ، وخاصة في بيئة آلية تتطلب إنتاجية عالية. ومع ذلك ، فإن تنظيف الليزر والملمس يظهر إمكانات كبيرة ، وخاصة في الصناعات التي تبحث عن العمال المهرة. غالبًا ما تجعل منظفات الرمل والكيميائية البيئة أقل من البكر. وقال ميلر كورديرو ، مدير المحتوى في Laser Photonics: "يرغب الكثير من الناس في رؤية عمليات أكثر خضرة وأكثر استدامة في التصنيع". "تنظيف الليزر والتقنيات المماثلة يمنح المصنعين المزيد من الخيارات مع مساعدتهم على تحسين عائدهم على الاستثمار." يمكن استبدال جميع الحصص والمواد الكيميائية بالليزر ، إلى جانب بروتوكولات السلامة الصحيحة (PPE ، والسلامة الخفيفة ، والمرفقات المتشابكة مع زجاج أمان ليزر مناسب) ، أرضية المصنع إلى مكان أكثر جاذبية للعمل. بالنسبة لصناعة تبحث باستمرار عن طرق جديدة لجذب العمال ، فإن خلق بيئة عمل أفضل هو بالتأكيد فكرة جيدة.
