1. مع التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا ، تم استخدام تكنولوجيا الليزر بشكل متزايد في مختلف مجالات إنتاج الناس والحياة. من الرموز الشريطية سوبر ماركت ، طابعات الليزر لجمال الليزر ، علاج قصر النظر ، وأصبح مألوفة. ومن المعروف أيضا أن العديد من الناس يقومون بالقطع والحفر واللحام لمعدات الليزر للإنتاج الصناعي. ومع ذلك ، لا يزال الناس على دراية وفهم تطبيق معدات الليزر في صناعة التنظيف. تكنولوجيا التنظيف بالليزر هي نوع جديد من تقنيات التنظيف التي تم تطويرها بسرعة في السنوات العشر الماضية. وقد حلت تدريجياً محل عمليات التنظيف التقليدية في العديد من المجالات بمزاياها الخاصة وإمكانية استردادها. لماذا يمكن تنظيف معدات الليزر أدناه؟ ما الذي يمكن استخدامه للتنظيف؟ ما مدى فعالية كفاءة التنظيف؟ تقديم مقدمة موجزة.
2. الليزر والتنظيف
صناعة التنظيف التقليدية لديها مجموعة متنوعة من طرق التنظيف ، ومعظمها باستخدام العوامل الكيميائية والطرق الميكانيكية للتنظيف. وبموجب أنظمة حماية البيئة المتزايدة الصرامة في الصين ، ووعي الناس المتزايد بحماية البيئة والسلامة ، فإن أنواع المواد الكيميائية التي يمكن استخدامها في الإنتاج الصناعي والتنظيف ستصبح أقل وأقل. إن كيفية العثور على طريقة تنظيف أنظف وغير جائرة هي مشكلة يتعين علينا مراعاتها. يتميز التنظيف بالليزر بتأثيرات غير كاشفة وغير متصلة وغير حرارية وكائنات مناسبة للمواد المختلفة ، ويعتبر الحل الأكثر موثوقية والأكثر فعالية. في الوقت نفسه ، يمكن أن يحل تنظيف الليزر مشاكل لا يمكن حلها باستخدام طرق التنظيف التقليدية. على سبيل المثال ، عندما يكون سطح قطعة الشغل يحتوي على جسيمات ملوثة ذات حجم ميكرون جزئي ، تميل هذه الجسيمات إلى الالتصاق بإحكام ، ولا تستطيع طرق التنظيف التقليدية إزالتها. التنظيف باستخدام ليزر النانو على سطح الشغل فعال للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، بما أن الليزر يستخدم لتنظيف قطع العمل دون ملامسة ، فمن الآمن تنظيف قطعة العمل الدقيقة أو الأجزاء الدقيقة ، ويمكن ضمان دقتها. لذلك ، فإن التنظيف بالليزر له مميزات فريدة في صناعة التنظيف.
لماذا يمكن استخدام الليزر للتنظيف؟ لماذا لا يضر الكائن الذي يتم تنظيفه؟ أولا فهم طبيعة الليزر. بعبارة بسيطة ، لا يختلف الليزر عن الضوء (الضوء المرئي وغير المرئي) الذي يرافقنا ، ولكن الليزر يستخدم التجويف الرنيني لتركيز الضوء في نفس الاتجاه وله طول موجي بسيط ، وتنسيق ، وما إلى ذلك. أداء أفضل ، لذلك من الناحية النظرية يمكن استخدام جميع الأطوال الموجية للضوء لتشكيل الليزر ، ولكن في الواقع أنها محدودة من قبل وسائل الإعلام القليلة التي يمكن أن تكون متحمس ، لذلك مصادر الليزر التي يمكن أن تنتج مستقرة ومناسبة للإنتاج الصناعي محدودة للغاية. ربما على نطاق واسع هي ليزر Nd: YAG ، ليزر CO2 ، و ليزر excimer. منذ Nd: YAG ليزر يمكن أن يكون أكثر ملاءمة للتطبيقات الصناعية عبر إرسال الألياف الضوئية ، كما أنها تستخدم في تنظيف الليزر.
3. مزايا تنظيف سطح الليزر
بالمقارنة مع طرق التنظيف التقليدية مثل تنظيف الاحتكاك الميكانيكي ، التنظيف الكيميائي للتآكل ، تنظيف الصدمات الصلبة القوية ، التنظيف بالموجات فوق الصوتية عالية التردد ، يتميز التنظيف بالليزر بمزايا واضحة.
3.1 التنظيف بالليزر هو طريقة تنظيف "خضراء". لا يتطلب استخدام أي مواد كيميائية أو سوائل التنظيف. إن النفايات النظيفة هي مسحوق صلب بشكل أساسي ، صغير الحجم ، يسهل تخزينه ، يمكن إعادة تدويره ، ويمكن تنظيفه بسهولة بالتنظيف الكيميائي. مشاكل التلوث البيئي التي جلبتها 3.2. طرق التنظيف التقليدية غالبًا ما تكون بالتنظيف. هناك قوة ميكانيكية على سطح كائن التنظيف. يلتصق سطح الكائن التالف أو وسط التنظيف بسطح الكائن المراد تنظيفه ولا يمكن إزالته. التلوث الثانوي ، التنظيف بالليزر الغير كاشط وغير التلامسي لحل هذه المشاكل ؛ 3.3 يمكن أن ينتقل الليزر من خلال الألياف البصرية ، والروبوتات والروبوتات لتسهيل ، لتحقيق عملية لمسافات طويلة ، يمكن تنظيف الطريقة التقليدية ليس من السهل الوصول إلى الموقع ، ويمكن استخدام هذا في بعض الأماكن الخطرة لضمان سلامة شؤون الموظفين؛ 3.4 يمكن للتنظيف بالليزر إزالة أنواع مختلفة من الملوثات على سطح المواد المختلفة لتحقيق النظافة التي لا يمكن للتنظيف التقليدي تحقيقها. وعلاوة على ذلك ، يمكن أيضًا تنظيف الملوثات على سطح المادة بشكل انتقائي دون الإضرار بسطح المادة. 3.5 التنظيف بالليزر ذو كفاءة عالية ويوفر الوقت. 3.6 على الرغم من أن نظام التنظيف بالليزر أعلى في الاستثمار السابق لمرة واحدة ، فإنه يتم تنظيفه. يمكن استخدام النظام بشكل مستقر لفترة طويلة ، وتكون تكلفة التشغيل منخفضة. خذ LASERLASTE من Quantel كمثال ، تكلفة التشغيل للساعة فقط حوالي 1 يورو ، والأهم من ذلك ، يمكن أن يكون أتمتة بسهولة.
مبدأ تنظيف سطح الليزر
تعتمد عملية التنظيف بالليزر Nd: YAG النبضي على خصائص النبضات الضوئية المتولدة عن الليزر ، بناءً على الاستجابة الفيزيائية الضوئية الناتجة عن التفاعل بين الحزمة ذات الكثافة العالية ، والليزر القصير الذبذبة ، وطبقة التلوث. يمكن تلخيص المبدأ الفيزيائي على النحو التالي:
أ) يتم امتصاص شعاع الليزر المنبعث من الليزر بواسطة طبقة التلوث على السطح المراد معالجته. ب) امتصاص الطاقة الكبيرة يشكل بلازما سريعة الاتساع (غاز غير مؤين عالي التأثر) ، يولد موجات صدمة. ج) تلوث موجات الصدمة وتزيل الملوثات. د) يجب أن يكون عرض نبض الضوء قصيرًا بما يكفي لتجنب تراكم الحرارة الذي يمكن أن يتلف السطح المعالج. ه) تظهر التجارب أنه عند وجود أكسيد على سطح المعدن ، يتم إنشاء البلازما على سطح المعدن.
يتم إنشاء البلازما فقط عندما تكون كثافة الطاقة أعلى من العتبة ، والتي تعتمد على طبقة الملوثات أو طبقة الأكسيد التي تمت إزالتها. تأثير العتبة هذا مهم للغاية بالنسبة للتنظيف الفعال للمواد الأساسية. هناك عتبة ثانية لظهور البلازما. إذا تجاوزت كثافة الطاقة هذه العتبة ، سيتم تدمير المادة الأساسية. من أجل ضمان التنظيف الفعال لمادة الركازة ، يجب ضبط معلمات الليزر وفقًا للظروف بحيث تكون كثافة الطاقة لنبض الضوء بشكل صارم بين عتبتين.
تقوم كل نبضة ليزر بإزالة سمك معين لطبقة التلوث. إذا كانت طبقة التلوث سميكة ، يلزم وجود نبضات متعددة للتنظيف. يعتمد عدد النبضات اللازمة لتنظيف السطح على درجة التلوث السطحي. إحدى النتائج الهامة التي تنتج عن العتبتين هي التحكم الذاتي في التنظيف. إن النبضات الضوئية ذات الكثافة الطاقوية فوق العتبة الأولى ستقوم دائمًا بإزالة الملوثات حتى يتم الوصول إلى مادة الركيزة. ومع ذلك ، ولأن كثافة طاقته أقل من عتبة الضرر في المادة الأساسية ، فإن القاعدة غير معطوبة.
5. التطبيق العملي لتنظيف الليزر
يمكن استخدام التنظيف بالليزر ليس فقط لتنظيف الملوثات العضوية ، ولكن أيضًا لتنظيف المواد غير العضوية ، بما في ذلك التآكل المعدني والجسيمات المعدنية والغبار. فيما يلي وصف لبعض التطبيقات العملية. لقد كانت هذه التقنيات ناضجة جدًا وتم استخدامها على نطاق واسع.
تنظيف العفن 5.1:
في كل عام ، تصنع شركات تصنيع الإطارات في العالم مئات الملايين من الإطارات ، ويجب تنظيف قوالب الإطارات في عملية الإنتاج بسرعة وبصورة موثوق بها لتوفير وقت التوقف عن العمل. تشتمل طرق التنظيف التقليدية على السفع الرملي ، التنظيف بالموجات فوق الصوتية أو ثاني أكسيد الكربون ، ولكن عادة ما يتم تبريد هذه الطرق في قالب ساخن لعدة ساعات ، ثم يتم نقلها إلى معدات التنظيف للتنظيف ، ويستغرق التنظيف وقتًا طويلاً ، ومن السهل إلحاق الضرر بدقة العفن يمكن أن تسبب المذيبات الكيميائية والضوضاء مشاكل مثل السلامة وحماية البيئة. استخدام طرق تنظيف الليزر ، لأن الليزر يمكن أن ينتقل باستخدام الألياف البصرية ، لذلك فهو مرن جدا في الاستخدام ؛ لأن طريقة تنظيف الليزر يمكن أن تستخدم لتوصيل الألياف الضوئية بالركن الأعمى للموت أو يصعب تنظيف الأجزاء المراد تنظيفها ، لذا يسهل استخدامها ؛ بسبب المطاط وبدون التغويز ، لن ينتج غاز سام ، مما يؤثر على سلامة بيئة العمل. لقد تم تبني تقنية قوالب الإطارات لتنظيف الليزر على نطاق واسع في صناعة الإطارات في أوروبا وأمريكا. على الرغم من ارتفاع تكلفة الاستثمار الأولية ، إلا أنه يمكن استرداد الفوائد التي يتم الحصول عليها في وقت الاستعداد ، وتجنب تلف العفن ، وسلامة العمل ، وتوفير المواد الخام بسرعة. وفقًا لنظام LASERLASTE للتنظيف بالليزر لشركة Quantel Corporation ، أظهر اختبار التنظيف الذي تم إجراؤه على خط إنتاج Shanghai Shuangqin Trucking Tire Co.، أن القالب الخاص بإطارات الشاحنات الكبيرة الحجم يمكن تنظيفه عبر الإنترنت خلال ساعتين فقط. بالمقارنة مع طرق التنظيف التقليدية ، فإن الفوائد الاقتصادية واضحة.
يجب استبدال طبقة الغشاء المرنة المضادة لللاصق على قوالب صناعة الأغذية بشكل منتظم لضمان النظافة. يعد استخدام التنظيف بالليزر بدون مواد كيميائية مناسبًا أيضًا لهذا التطبيق.
5.2 تنظيف معدات الأسلحة:
تستخدم تكنولوجيا التنظيف بالليزر على نطاق واسع في صيانة السلاح. يمكن استخدام نظام التنظيف بالليزر إزالة الصدأ والملوثات بكفاءة وسرعة ، ويمكن تحديد مواقع التنظيف لتحقيق التنظيف التلقائي. استخدام التنظيف بالليزر ليس فقط لديه درجة أعلى من النظافة من عملية التنظيف الكيميائية ، ولكن أيضا له ضرر بسيط على سطح الجسم. يمكن لـ LASERLASTE من Quantel أيضاً تشكيل طبقة واقية من أكسيد الكثيفة أو طبقة معدنية منصهرة على سطح الأجسام المعدنية من خلال وضع معايير مختلفة لتحسين مقاومة السطح والمقاومة للتآكل. لا تلوث النفايات التي يتم التخلص منها بالليزر البيئة بشكل كبير ويمكن أيضًا تشغيلها عن بُعد ، مما يقلل بشكل فعال من الأضرار الصحية التي يتعرض لها المشغلون.
5.3 إزالة طلاء الطائرات:
منذ فترة طويلة يستخدم نظام التنظيف بالليزر الأوروبي في صناعة الطيران. سيتم إعادة طلاء سطح الطائرة بعد فترة زمنية معينة ، ولكن يجب إزالة الطلاء الأصلي بالكامل قبل الطلاء. من المحتمل أن تتسبب الطريقة التقليدية للإزالة الميكانيكية للطلاء في إتلاف السطح المعدني للطائرة ، مما يتسبب في مخاطر مخبأة في الطيران الآمن. إذا تم استخدام العديد من أنظمة التنظيف بالليزر ، فيمكن إزالة الطلاء الموجود على سطح A320 Airbus تمامًا خلال يومين دون الإضرار بالسطح المعدني.
5.4 تنظيف الجدران الخارجية للمباني:
مع التطور السريع للاقتصاد الصيني ، تم إنشاء المزيد والمزيد من ناطحات السحاب ، وأصبحت مشكلة تنظيف الجدران الخارجية للمباني بارزة بشكل متزايد. يوفر نظام التنظيف بالليزر LASERLASTE تنظيفًا جيدًا للجدران الخارجية للمباني من خلال الألياف البصرية التي يصل طولها إلى 70 مترًا. الحل هو أنه يمكن أن ينظف بفعالية الملوثات المختلفة على أنواع مختلفة من الأحجار والمعادن والزجاج ، وأكثر كفاءة من التنظيف التقليدي. ويمكنه أيضًا إزالة البقع الداكنة والبقع على أنواع مختلفة من الحجارة في المباني. نظام التنظيف بالليزر LASERLASTE تشير التجارب النظيفة على المباني والآثار الحجرية في معبد شاولين في جبل سونغشان إلى أن استخدام تنظيف الليزر فعال للغاية في حماية مظهر المباني القديمة.
5.5 التنظيف في الصناعة الإلكترونية
تستخدم صناعة الإلكترونيات الليزر لإزالة الأكاسيد: تحتاج صناعة الإلكترونيات إلى إزالة تلوث عالية الدقة ، وهي مناسبة بشكل خاص لإزالة الأكسدة بالليزر. قبل أن يتم لحام اللوح ، يجب أن تكون دبابيس المكونات مؤكسدة تمامًا لضمان الاتصال الكهربائي الأمثل. يجب ألا تتلف المسامير أثناء عملية إزالة التلوث. يمكن أن يلبي التنظيف بالليزر متطلبات الاستخدام ، والكفاءة عالية جدًا. هناك حاجة إلى شعاع ليزر واحد فقط لمسمار واحد.
5.6 تنظيف De-Ester Precision في صناعة الماكينات الدقيقة:
غالباً ما تحتاج صناعة الآلات الدقيقة إلى إزالة الإسترات والزيوت المعدنية المستخدمة للتزييت والتآكل على الأجزاء ، عادة بالطرق الكيميائية ، في حين أن التنظيف الكيميائي لا يزال يحتوي على بقايا. إزالة الخمود الليزر يمكن إزالة الاسترات والزيوت المعدنية تماما دون إتلاف سطح الأجزاء. يتم إزالة الملوثات عن طريق موجات الصدمة. التبخر المتفجر لطبقات أكسيد رقيقة على سطح الجزء يخلق موجات صدمة تسبب إزالة الأوساخ بدلاً من التفاعل الميكانيكي. يتم تسييل المادة تمامًا لاستخدامها في تنظيف قطع غيار الآلات الصناعية الفضائية. يمكن تنظيف إزالة إستر النفط في معالجة الأجزاء الميكانيكية بواسطة الليزر.
5.7 تنظيف مفاعل مفاعل:
كما يستخدم نظام التنظيف بالليزر لتنظيف خطوط الأنابيب في مفاعلات محطات الطاقة النووية. ويستخدم الألياف الضوئية لإدخال شعاع ليزر عالي القدرة في المفاعل ويزيل الغبار المشع مباشرة. المواد النظيفة سهلة التنظيف. ولأنها عملية طويلة المدى ، يمكن ضمان سلامة الموظفين.
باختصار ، يلعب التنظيف بالليزر دورًا مهمًا في العديد من المجالات ، مثل صناعة السيارات وتنظيف رقاقة الموصل وتصنيع قطع الغيار الدقيقة وتصنيع المعدات العسكرية وتنظيف الجدران الخارجية ، وحماية الآثار الثقافية ، وتنظيف لوحات الدوائر الإلكترونية ، وأجزاء الدقة. المعالجة والتصنيع ، تنظيف شاشات الكريستال السائل ، بقايا العلكة وغيرها من المناطق يمكن أن تلعب دورا هاما.
