من مصانع التصنيع والمختبرات الطبية إلى صناعات السيارات والطيران وتصنيع الصلب ، أصبح الليزر أكثر الطرق المفضلة لتنظيف المواد.
على الرغم من أن استخدام الليزر في تطبيقات القطع والحفر واللحام معروف جيدًا ، إلا أن تكييفه الحالي في تطبيقات التنظيف الصناعية جديد وغير مستكشفة نسبيًا.
جاء هذا التطبيق الحالي لليزر كنتيجة للحاجة إلى طريقة تنظيف غير خارقة للجلد يمكن استخدامها كبديل في التطبيقات التي كانت تستخدم فيها طرق التفجير الكيميائي واليدوي والكاشط سابقًا.
فوائد استخدام الليزر في تطبيقات التنظيف
المشاكل الرئيسية التي تقدمها طرق التنظيف التقليدية تشمل التأثير البيئي السلبي والتآكل على الركيزة. خلقت أنظمة التفجير الكاشطة كميات كبيرة من النفايات والأسطح الحساسة التالفة ، في حين أن استخدام المذيبات الكيميائية أدى إلى أبخرة ونفايات سائلة محتملة الخطورة.
هذا أدى إلى تكييف تكنولوجيا الليزر في تطبيقات تنظيف السطح. نظرًا لفوائدها العديدة ، أصبح التنظيف بالليزر الآن أكثر الطرق فعالية لإزالة المواد غير المرغوب فيها من سطح المواد.
يوجد حاليًا مجموعة واسعة من أنظمة التنظيف وإزالة الطلاء بالليزر النبضي المستخدمة في تطبيقات مختلفة تتراوح من إزالة بقايا الفلكنة من قوالب الإطارات وأسطح الحفر عن طريق الاجتثاث إلى تجريد العزل من الموصلات وطلاء طلاء الطلاء من الأسطح الحساسة.
بعض الفوائد العديدة لاستخدام الليزر في تطبيقات التنظيف السطحي تشمل:
طريقة التنظيف الآلي وغير العشوائي
انخفاض كمية النفايات
وزيادة السلامة
لا حاجة للمواد الكيميائية أو وسائل التفجير
عملية التنظيف غير الكاشطة وغير المتصلة
تطبيقات التنظيف بالليزر
التنميط السطحي وإزالة الصدأ في تصنيع الصلب. يعد التنظيف بالليزر أيضًا طريقة فعالة وفعالة لإزالة الصدأ والقياس من المواد المعدنية. الصدأ والحجم عبارة عن ملوثات تتشكل على الأسطح المعدنية نتيجة لعمليات طبيعية أو اصطناعية. عندما تتعرض المعادن للرطوبة ، فإنها تتفاعل مع الماء لتشكيل أكاسيد حديدية ، مما يؤدي إلى الصدأ. هذا الصدأ يحط من جودة المعدن ، مما يجعله غير مناسب للاستخدام في التطبيقات المختلفة.
Fig1 الويب
(المصدر: مكتبة صور worldsteel)
من ناحية أخرى ، تتشكل المقاييس على الأسطح المعدنية نتيجة لعمليات المعالجة الحرارية وتغير لون أكسيدها السطح المعدني ، مما يمنع أي عمليات تشطيب لاحقة.
تتطلب إزالة هذه الرواسب السطحية غير المرغوب فيها تنفيذ عمليات إزالة الترسبات لتوفير أسطح ناعمة لعمليات التشطيب المسبق والتشطيب مثل الطلاء الكهربائي.
تتضمن عمليات إزالة الصدأ التقليدية وإزالة الترسبات استخدام الطرق المادية مثل التفجير والتلميع وأجهزة الكشط والضربات الإضافية وفرش الأسلاك. يمكن أيضًا استخدام الطرق الكيميائية مثل إزالة الترسبات القلوية وإزالة الترسبات الحمضية (التخليل) لإزالة الحجم. ومع ذلك ، فإن هذه الأساليب شديدة الكشط وتؤدي إلى تلوث البيئة والأضرار التي لحقت المعادن الركيزة.
لتجنب هذه العيوب ، أصبح التنظيف بالليزر الطريقة المفضلة لإزالة الصدأ وعمليات إزالة الترسبات. تتم إزالة الصدأ / المقياس عن طريق توجيه حزمة ليزر ذات ذروة عالية ومعدلات تكرار على الطبقة الصدئة.
يجب إطلاق الليزر في نبضات قصيرة لتجنب تلف الركيزة التي يجري العمل عليها. يمتص الصدأ طاقة شعاع الليزر بسرعة ، مما يؤدي إلى زيادة مستويات الحرارة. بمجرد ارتفاع درجة الحرارة بما فيه الكفاية ، يذوب الصدأ ويبخر في النهاية.
يعد استخدام الليزر الليزري النبضي هو الخيار المفضل لأنه يوفر تحكمًا أكبر في القدرة ، وطول الموجة ، ومدة النبضة ، مما يسمح للصدأ / المقياس بالتبخر دون أي ضرر للمادة الأساسية.
يمكن أيضًا تطبيق عملية التنظيف بالليزر على تحديد السطح. قبل أن يتم تطبيق الطلاء الواقي على الأجزاء الفولاذية المصنعة للحماية والحماية من التآكل ، يجب أن تكون أسطحها نظيفة وخالية من جميع الملوثات.
تنميط / إعداد السطح إزالة جميع الملوثات من سطح الأجزاء الفولاذية استعدادا لتطبيقات الطلاء واقية. تشمل هذه الملوثات الزيوت والشحوم والمقاييس وهيدرات وطبقات الأكسيد ، وطلاء الأساس التمهيدي ، إلخ. في أي عمليات لاحقة ، يجب أيضًا أن تكون القضبان والأسلاك والمقاطع الجانبية خالية من هذه الملوثات.
نظرًا لأن تنظيف الألياف الليزرية يستخدم نهجًا غير كاشط ، بدون اتصال دون إشراك المذيبات أو المواد الكيميائية أو الوسائط الكاشطة ، فهو مثالي لتنميط السطح وإزالة الصدأ / النطاق. يمكن إجراء عملية التنظيف على نطاق صغير أو كبير ويمكن تشغيلها تلقائيًا. يعد التنظيف بالليزر وسيلة صديقة للبيئة وفعالة من حيث التكلفة لإزالة الصدأ وتحضير أسطح منتجات الفولاذ المدلفن والأجزاء الفولاذية المشكلة بالطلاء الواقي.
الأنود تنظيف التجمع. تستخدم صناعة صهر الألومنيوم كتل الكربون كأنودات "تضحية" في إنتاج الألمنيوم الأولي. تؤثر جودة الأنود على الجوانب البيئية والاقتصادية والتكنولوجية لإنتاج الألمنيوم. وتكرس نسبة صغيرة من قوة الخلية للتغلب على المقاومة الكهربائية للأنود prebaked.
Fig2 الويب
(المصدر: فليكر)
إن وجود الأوساخ وغيرها من الملوثات سيزيد من المقاومة الكهربائية للأنود ، مما يؤدي إلى استهلاك المزيد من طاقة الخلية. إن وجود الملوثات يقلل أيضًا من عمر الأنود عن طريق زيادة معدل استهلاكه أثناء عملية الصهر. من وجهة نظر الكفاءة ، من الضروري تنظيف وإزالة جميع ملوثات السطح من مجموعات الأنود قبل استخدامها في عمليات صهر الألومنيوم.
بالإضافة إلى ذلك ، تعد تجميعات الأنود بمثابة أدوات قيمة يمكن إعادة استخدامها ، ولكن فقط بعد تنفيذ علاج شامل ودقيق لمكوناتها الرئيسية - في ظل ظروف محددة.
يفي التنظيف بالليزر بالشروط المحددة التي يمكن بموجبها معالجة مجموعات الأنود لإعادة استخدامها. يمكن استخدامه في التطبيقات التالية:
إزالة بقايا من أعقاب الكربون
تنظيف قضبان الكاثود
إزالة الملوثات والأوساخ من الكشتبانات وقضبان العقب
إعداد الربط اللاصق للمعادن. لزيادة ثبات العملية ، الالتصاق السطحي ، وجودة التماس أفضل ، يجب إعداد سطح المواد المعدنية المراد ضمها قبل تطبيق اللحام وتقنيات الربط الأخرى.
بدون العمل الأساسي اللازم ، تصبح المفاصل والدرزات عرضة للتدهور وزيادة التآكل والفشل الكارثي. يمكن استخدام التنظيف بالليزر لإعداد الأسطح قبل انضمامها ، مما ينتج عنه جودة ممتازة في قوة الوصلة لتحسين مقاومة التآكل والمتانة.
التنظيف بالليزر مناسب لإعداد الترابط اللاصق لأنه يزيل الأكاسيد والملوثات الأخرى مثل الشحوم والأكسيدات التي تقلل من قوة الروابط اللاصقة. إنه مناسب بشكل خاص للتطبيقات التي تشتمل على أسطح أو أجزاء منحنية أو مسطحة مع قيود معينة للهندسة ثلاثية الأبعاد شديدة التعقيد.
واحدة من الفوائد الرئيسية لتنظيف الليزر هي القدرة على ضبط قوتها وطولها لتعديل دقيق للمعادن مثل المغنيسيوم والألمنيوم لاستخدامها في أغراض البناء المجهرية. كما أنه يمنح المواد بمقاومة عالية جدًا للعناصر المسببة للتآكل ، مما يضمن ارتباطًا مستقرًا طويل الأمد.
في الآونة الأخيرة ، هناك زيادة في استخدام الروابط اللاصقة في تطبيقات التصميم الهيكلي بدلاً من تقنيات الانضمام التقليدية مثل التثبيت واللحام. ويعزى ذلك إلى العديد من مزايا الترابط لاصق على التقنيات التقليدية.
تشمل هذه المزايا توزيع الإجهاد الموحد ، تقليل التآكل ، تفتيح الهيكل ، توهين الاهتزاز ، العزل الصوتي. ومع ذلك ، لا يمكن تحقيق هذه الفوائد إلا إذا تم تجهيز الأسطح المراد ربطها وإزالة الشحوم وتنظيفها بعناية.
يعتبر التنظيف بالليزر مثاليًا لمثل هذه التطبيقات لأنه يزيل الزيوت والصدأ والطلاءات الواقية والملوثات الأخرى الناتجة عن الشحن دون الإضرار بالركيزة الأساسية بعناية.
المعالجة المسبقة للنحاس واللحام. أثبت التنظيف بالليزر فعاليته في تطبيقات المعالجة المسبقة للحام والنحاس. قبل استخدام مواد الألومنيوم والصلب لأغراض اللحام في بناء السفن وتصنيع الأدوات الدقيقة والسيارات والصناعات الأخرى ذات الصلة ، يجب أولاً تجهيز أسطحها.
يعد تحضير اللحام بالليزر أحد التطبيقات العديدة لتنظيف الليزر ويساعد على إزالة المعادن الحديدية وغير الحديدية ومواد التشحيم وغيرها من الملوثات من أسطح المعادن والألومنيوم استعدادًا للحامات عالية الجودة. كما يضمن طبقات ملحومة وخالية من المسام.
عند استخدامه في عمليات المعالجة المسبقة للحام والنحاس ، يقوم التنظيف بالليزر بما يلي:
إزالة شاملة لطبقات التمهيدي ، الهيدرات ، وطبقات الأكسيد
إزالة الشحوم وإزالة الزيوت
بصرف النظر عن إعداد اللحام والنحاس ، يمكن أيضًا استخدام الليزر لإزالة بقايا اللحام مثل المواد المتبقية من الأكسيد والأكسيد وكذلك البقع الحرارية من وصلات اللحام النهائية. طريقة التنظيف هذه مفيدة بشكل خاص للأجزاء المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ نظرًا لأن ضوء الليزر يعلق حدود الحبوب ، مما يضمن تخليص طبقات اللحام - وبالتالي زيادة مقاومة التآكل.
تشمل فوائد استخدام التنظيف بالليزر في تطبيقات المعالجة المسبقة واللحام:
أطوال موجية قابلة للتعديل وقوة للمعالجة الدقيقة لسطح التوصيل عبر مجموعة واسعة من سمك المواد
لا ضرر للركيزة الأساسية - أي الطبقات المجلفنة من ألواح الصلب
decoating الجزئي. التنظيف بالليزر فعال بشكل خاص في التطبيقات التي تتطلب إزالة جزئية للطلاء أو الطلاء من الأسطح الجاهزة. يمكن استخدامه على جميع أنواع السطح تقريبًا ، سواء أكان مؤكسدًا كيميائيًا أو مؤكسدًا أو عضويًا. يمكن استخدام التنظيف بالليزر لإزالة الألواح الشمسية وإزالة الطلاء في صناعات السيارات والفضاء مع الحفاظ على سلامة المادة الأولية.
في تطبيقات إزالة الطلاء ، تعد ليزرات الألياف هي الخيار المفضل. إنها تتجنب الحاجة إلى الإخفاء عن طريق إزالة طبقة الطلاء بدقة في المنطقة المحددة ، وبالتالي التخلص من بعض التحديات الكامنة في تطبيقات إزالة الطلاء الجزئية. يمكن استخدام الليزر في:
علاج دقيق للأسطح الوظيفية والتصميم
إنشاء أقفاص فاراداي واتصالات الاستمرارية لصناعة الطيران
إزالة جزئية للطلاء من أجل التوافق الكهرومغناطيسي
إنتاج نقاط السندات لاتصالات الأسلاك
طلاء الشريط في صناعة الالكترونيات والسيارات
التنظيف بالليزر فعال للغاية في المواقف التي يجب فيها إزالة طبقات اللحام الحرجة في الهياكل / الأجزاء المطلية لأغراض الفحص. يزيل الليزر الطلاء دون الحاجة إلى أدوات يدوية أو كهربائية أو مواد كاشطة أو مواد كيميائية يمكن أن تخفي مناطق المشاكل وتسبب مزيدًا من الضرر على السطح.
إزالة الطلاء الانتقائي. تمثل عملية إزالة الطلاء الانتقائي أحد التطبيقات العديدة لتنظيف الليزر. في صناعة السيارات والفضاء ، من الضروري في بعض الأحيان إزالة الطبقة العليا من الطلاء مع الحفاظ على التمهيدي. هذا هو الحال في كثير من الأحيان عندما تحتاج الطلاء العلوي على المركبات إلى إزالتها تمامًا قبل تطبيق الطلاء الجديد.
