მაღალი დონის წარმოება და ენერგიის დაზოგვა და ემისიების შემცირება მოწინავე პროცესების მზარდი აუცილებლობაა. სამრეწველო ზედაპირის დამუშავების თვალსაზრისით, აუცილებელია ტექნოლოგიისა და პროცესების ყოვლისმომცველი განახლება. ტრადიციული სამრეწველო დასუფთავების პროცესები, როგორიცაა მექანიკური ხახუნის გაწმენდა, ქიმიური კოროზიის გაწმენდა, ძლიერი ზემოქმედების გაწმენდა, მაღალი სიხშირის ულტრაბგერითი წმენდა, არა მხოლოდ ხანგრძლივი დასუფთავების ციკლებია, არამედ ძნელია ავტომატიზირება, აქვს მავნე ზემოქმედება გარემოზე და ვერ აღწევს სასურველი გამწმენდი ეფექტი. ის კარგად ვერ აკმაყოფილებს დამუშავების საჭიროებებს.
თუმცა, გარემოს დაცვას, მაღალ ეფექტურობასა და მაღალ სიზუსტეს შორის მზარდი წინააღმდეგობების გამო, ტრადიციული სამრეწველო დასუფთავების მეთოდები დიდ პრობლემას წარმოადგენს. ამავდროულად, გაჩნდა დასუფთავების სხვადასხვა ტექნოლოგიები, რომლებიც ხელს უწყობენ გარემოს დაცვას და შესაფერისია ნაწილებისთვის ულტრა დამუშავების სფეროში, და ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგია ერთ-ერთი მათგანია.
ლაზერული წმენდის კონცეფცია
ლაზერული გაწმენდა არის ტექნოლოგია, რომელიც იყენებს ფოკუსირებულ ლაზერს, რათა იმოქმედოს მასალის ზედაპირზე, რათა სწრაფად აორთქლოს ან მოაშოროს დამაბინძურებლები ზედაპირზე, რათა გაასუფთავოს მასალის ზედაპირი. გაწმენდის სხვადასხვა ტრადიციულ ფიზიკურ ან ქიმიურ მეთოდებთან შედარებით, ლაზერული წმენდა არ არის შეხების, სახარჯო მასალის, დაბინძურების, მაღალი სიზუსტის, დაზიანების ან მცირე დაზიანების მახასიათებლები და იდეალური არჩევანია ახალი თაობის სამრეწველო დასუფთავების ტექნოლოგიისთვის.
ლაზერული გამწმენდი მანქანის მუშაობის პრინციპი
პრინციპილაზერული გამწმენდი მანქანაუფრო რთულია და შეიძლება მოიცავდეს როგორც ფიზიკურ, ასევე ქიმიურ პროცესებს. ხშირ შემთხვევაში, ფიზიკური პროცესები არის ძირითადი პროცესი, რომელსაც თან ახლავს ზოგიერთი ქიმიური რეაქცია. ძირითადი პროცესები შეიძლება დაიყოს სამ კატეგორიად, მათ შორის გაზიფიცირების პროცესი, დარტყმის პროცესი და რხევის პროცესი.
გაზიფიცირების პროცესი
როდესაც მაღალი ენერგიის ლაზერი დასხივდება მასალის ზედაპირზე, ზედაპირი შთანთქავს ლაზერის ენერგიას და გარდაქმნის მას შინაგან ენერგიად, ასე რომ ზედაპირის ტემპერატურა სწრაფად მატულობს და აღწევს მასალის აორთქლების ტემპერატურას, ისე, რომ დამაბინძურებლები გამოყოფილია მასალის ზედაპირიდან ორთქლის სახით. შერჩევითი აორთქლება ჩვეულებრივ ხდება მაშინ, როდესაც ზედაპირის დამაბინძურებლების მიერ ლაზერული სინათლის შთანთქმის სიჩქარე მნიშვნელოვნად აღემატება სუბსტრატს. გამოყენების ტიპიური შემთხვევაა ქვის ზედაპირებზე ჭუჭყისგან გაწმენდა. როგორც ქვემოთ მოცემულ სურათზეა ნაჩვენები, ქვის ზედაპირზე არსებულ დამაბინძურებლებს აქვთ ლაზერის ძლიერი შთანთქმა და სწრაფად ორთქლდებიან. დამაბინძურებლების მოცილებისას და ლაზერის დასხივება ქვის ზედაპირზე, შთანთქმა სუსტია, მეტი ლაზერული ენერგია იფანტება ქვის ზედაპირზე, ქვის ზედაპირის ტემპერატურის ცვლილება მცირეა და ქვის ზედაპირი დაცულია დაზიანებისგან.
ტიპიური ქიმიური პროცესი ხდება მაშინ, როდესაც ლაზერი ულტრაიისფერ ზოლში გამოიყენება ორგანული დამაბინძურებლების გასაწმენდად, რასაც ლაზერული აბლაცია ეწოდება. ულტრაიისფერ ლაზერებს აქვთ მოკლე ტალღის სიგრძე და მაღალი ფოტონების ენერგია. მაგალითად, KrF ექსიმერულ ლაზერებს აქვთ ტალღის სიგრძე 248 ნმ და ფოტონის ენერგია 5 ევ-მდე, რაც 40-ჯერ მეტია CO2 ლაზერის ფოტონის ენერგიაზე (0,12 ევ). ასეთი მაღალი ფოტონის ენერგია საკმარისია ორგანული ნივთიერებების მოლეკულური ბმების გასანადგურებლად, რათა ორგანულ დამაბინძურებლებში CC, CH, CO და ა.შ. დაირღვეს ლაზერის ფოტონის ენერგიის შთანთქმის შემდეგ, რის შედეგადაც ხდება პიროლიზის გაზიფიცირება და ზედაპირიდან მოცილება.
შოკის პროცესი
შოკის პროცესი არის რეაქციების სერია, რომელიც ხდება ლაზერისა და მასალის ურთიერთქმედების დროს, შემდეგ კი მასალის ზედაპირზე წარმოიქმნება დარტყმითი ტალღა. დარტყმითი ტალღის გავლენის ქვეშ, ზედაპირის დამაბინძურებლები იშლება და ხდება მტვერი ან ზედაპირიდან ამოღებული ნამსხვრევები. არსებობს მრავალი მექანიზმი, რომელიც იწვევს დარტყმის ტალღებს, მათ შორის პლაზმას, ორთქლს და სწრაფ თერმულ გაფართოებას და შეკუმშვას. მაგალითად, პლაზმური დარტყმის ტალღების გამოყენებით, შესაძლებელია მოკლედ გავიგოთ, როგორ აშორებს შოკის პროცესი ლაზერული გაწმენდისას ზედაპირის დამაბინძურებლებს. ულტრა მოკლე პულსის სიგანე (ns) და ულტრა მაღალი პიკური სიმძლავრის (107–1010 W/cm2) ლაზერების გამოყენებით, ზედაპირის ტემპერატურა კვლავ მკვეთრად მოიმატებს მაშინაც კი, თუ ზედაპირი მსუბუქად შთანთქავს ლაზერს და მყისიერად მიაღწევს აორთქლების ტემპერატურას. ზემოთ, ორთქლი წარმოიქმნება მასალის ზედაპირის ზემოთ, როგორც ეს ნაჩვენებია (a) ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში. ორთქლის ტემპერატურამ შეიძლება მიაღწიოს 104-105 კ-ს, რომელსაც შეუძლია თავად ორთქლის ან მიმდებარე ჰაერის იონიზაცია მოახდინოს პლაზმაში. პლაზმა დაბლოკავს ლაზერს მასალის ზედაპირზე მისასვლელად და მასალის ზედაპირის აორთქლება შეიძლება შეწყდეს, მაგრამ პლაზმა გააგრძელებს ლაზერის ენერგიის შთანთქმას და ტემპერატურა გააგრძელებს მატებას, რაც ქმნის ლოკალიზებულ მდგომარეობას. ულტრა მაღალი ტემპერატურა და მაღალი წნევა, რომელიც წარმოქმნის მყისიერ 1-100 კბარს მასალის ზედაპირზე. ზემოქმედება თანდათან გადადის მასალის შიგნით, როგორც ეს ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ (ბ) და (გ) სურათებში. დარტყმითი ტალღის გავლენის ქვეშ ზედაპირის დამაბინძურებლები იშლება წვრილ მტვერად, ნაწილაკებად ან ფრაგმენტებად. როდესაც ლაზერი შორდება დასხივების პოზიციიდან, პლაზმა ქრება და ადგილობრივი უარყოფითი წნევა წარმოიქმნება, ხოლო დამაბინძურებლების ნაწილაკები ან ნამსხვრევები ამოღებულია ზედაპირიდან, როგორც ეს ნაჩვენებია (დ) სურათზე ქვემოთ.
რხევის პროცესი
მოკლე იმპულსების გავლენის ქვეშ, მასალის გათბობის და გაგრილების პროცესები ძალიან სწრაფია. იმის გამო, რომ სხვადასხვა მასალებს აქვთ სხვადასხვა თერმული გაფართოების კოეფიციენტები, მოკლე პულსური ლაზერის დასხივებისას ზედაპირის დამაბინძურებლები და სუბსტრატი გაივლის მაღალი სიხშირის თერმულ გაფართოებას და შეკუმშვას სხვადასხვა ხარისხით, რაც იწვევს რხევას, რაც იწვევს დამაბინძურებლების ზედაპირის მოცილებას. მასალა. ამ ექსფოლიაციის პროცესის დროს, მასალის აორთქლება შეიძლება არ მოხდეს და პლაზმა არ წარმოიქმნას. ამის ნაცვლად, დამაბინძურებლისა და სუბსტრატის ინტერფეისზე წარმოქმნილი ათვლის ძალა რხევის მოქმედებით ანადგურებს კავშირს დამაბინძურებელსა და სუბსტრატს შორის. . კვლევებმა აჩვენა, რომ როდესაც ლაზერის დაცემის კუთხე ოდნავ გაიზარდა, კონტაქტი ლაზერსა და ნაწილაკების დაბინძურებასა და სუბსტრატის ინტერფეისს შორის შეიძლება გაიზარდოს, ლაზერული გაწმენდის ბარიერი შეიძლება შემცირდეს, რხევის ეფექტი უფრო აშკარაა და დასუფთავების ეფექტურობა უფრო მაღალია. თუმცა, დაცემის კუთხე არ უნდა იყოს ძალიან დიდი. ძალიან დიდი დაცემის კუთხე შეამცირებს ენერგიის სიმკვრივეს, რომელიც მოქმედებს მასალის ზედაპირზე და ასუსტებს ლაზერის გაწმენდის უნარს.
ლაზერული გამწმენდების ინდუსტრიული აპლიკაციები
Mold მრეწველობა
ლაზერულ გამწმენდს შეუძლია გააცნობიეროს ყალიბის უკონტაქტო გაწმენდა, რაც ძალიან უსაფრთხოა ყალიბის ზედაპირისთვის, შეუძლია უზრუნველყოს მისი სიზუსტე და შეუძლია გაასუფთაოს ჭუჭყიანი ნაწილაკების ქვემიკრონი, რომელთა მოცილება შეუძლებელია ტრადიციული გაწმენდის მეთოდებით. ჭეშმარიტად დაბინძურებისგან თავისუფალი, ეფექტური და მაღალი ხარისხის გაწმენდის მისაღწევად.
ზუსტი ინსტრუმენტების მრეწველობა
ზუსტი მანქანების მრეწველობას ხშირად ესაჭიროება ეთერებისა და მინერალური ზეთების ამოღება, რომლებიც გამოიყენება შეზეთვისა და კოროზიის წინააღმდეგობისთვის ნაწილებიდან, როგორც წესი, ქიმიურად, და ქიმიური გაწმენდა ხშირად ტოვებს ნარჩენებს. ლაზერულ დეესტერიფიკაციას შეუძლია მთლიანად ამოიღოს ეთერები და მინერალური ზეთები ნაწილების ზედაპირის დაზიანების გარეშე. ლაზერი ხელს უწყობს თხელი ოქსიდის ფენის ფეთქებადი გაზიფიკაციას ნაწილის ზედაპირზე და ქმნის დარტყმის ტალღას, რაც იწვევს დამაბინძურებლების მოცილებას და არა მექანიკურ ურთიერთქმედებას.
სარკინიგზო მრეწველობა
ამჟამად, რელსების ყველა წინასწარი შედუღების გაწმენდა იყენებს საფქვავი ბორბლის და აბრაზიული ქამარი დაფქვის ტიპის გაწმენდას, რაც იწვევს სერიოზულ ზიანს აყენებს სუბსტრატს და სერიოზულ ნარჩენ სტრესს, და მოიხმარს უამრავ სახეხი ბორბლის სახარჯო მასალას ყოველწლიურად, რაც ძვირია და იწვევს სერიოზულ ზიანს. გარემოს მტვრის დაბინძურება. ლაზერული გაწმენდა შეუძლია უზრუნველყოს მაღალი ხარისხის და ეფექტური მწვანე დასუფთავების ტექნოლოგია ჩემი ქვეყნის ჩქაროსნული სარკინიგზო ლიანდაგის გაყვანის წარმოებისთვის, გადაჭრას ზემოაღნიშნული პრობლემები, აღმოფხვრას შედუღების დეფექტები, როგორიცაა უწყვეტი სარკინიგზო ხვრელები და ნაცრისფერი ლაქები, და გააუმჯობესოს ჩემი ქვეყნის მაღალი სიჩქარის სტაბილურობა და უსაფრთხოება. - ჩქაროსნული რკინიგზის მუშაობა.
საავიაციო ინდუსტრია
თვითმფრინავის ზედაპირი გარკვეული პერიოდის შემდეგ ხელახლა შეღებვას საჭიროებს, მაგრამ შეღებვამდე ორიგინალური ძველი საღებავი მთლიანად უნდა მოიხსნას. საავიაციო სფეროში საღებავების მოცილების მთავარი მეთოდია ქიმიურად გაჟღენთვა/გაწმენდა. ეს მეთოდი იწვევს დიდი რაოდენობით ქიმიურ დამხმარე ნარჩენებს და შეუძლებელია ადგილობრივი მოვლისა და საღებავის მოცილების მიღწევა. ეს პროცესი მძიმეა და ჯანმრთელობისთვის საზიანოა. ლაზერული წმენდა საშუალებას იძლევა მაღალი ხარისხის საღებავის მოცილება თვითმფრინავის კანის ზედაპირებზე და ადვილად ავტომატიზირებულია წარმოებისთვის. ამჟამად, ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგია გამოიყენება ზოგიერთი მაღალი დონის მოდელების მოვლაზე.
გემების მრეწველობა
ამჟამად, გემების წინასწარი წარმოების გაწმენდა ძირითადად იყენებს ქვიშის აფეთქების მეთოდს. ქვიშის აფეთქების მეთოდმა გამოიწვია გარემოს მტვრით სერიოზული დაბინძურება და თანდათან აიკრძალა, რის შედეგადაც გემების მწარმოებლების მიერ წარმოება შემცირდა ან თუნდაც შეჩერდა. ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგია უზრუნველყოფს მწვანე და დაბინძურების გარეშე გამწმენდ ხსნარს გემის ზედაპირებზე ანტიკოროზიული შესხურებისთვის.
იარაღი
ლაზერული წმენდის ტექნოლოგია ფართოდ გამოიყენება იარაღის მოვლაში. ლაზერული წმენდის სისტემას შეუძლია ეფექტურად და სწრაფად მოაცილოს ჟანგი და დამაბინძურებლები და შეუძლია შეარჩიოს საწმენდი ნაწილი, რათა გააცნობიეროს დასუფთავების ავტომატიზაცია. ლაზერული წმენდის გამოყენებით, არა მხოლოდ სისუფთავე უფრო მაღალია, ვიდრე ქიმიური გაწმენდის პროცესი, არამედ თითქმის არ აზიანებს ობიექტის ზედაპირს. სხვადასხვა პარამეტრების დაყენებით, ლაზერულ საწმენდ მანქანას ასევე შეუძლია შექმნას მკვრივი ოქსიდის დამცავი ფილმი ან ლითონის დნობის ფენა ლითონის საგნების ზედაპირზე, რათა გააუმჯობესოს ზედაპირის სიმტკიცე და კოროზიის წინააღმდეგობა. ლაზერით ამოღებული ნარჩენები ძირითადად არ აბინძურებს გარემოს და შესაძლებელია მისი ექსპლუატაცია შორ მანძილზეც, რაც ეფექტურად ამცირებს ოპერატორის ჯანმრთელობას მიყენებულ ზიანს.
შენობის ექსტერიერი
სულ უფრო მეტი ცათამბჯენი შენდება და გარე კედლების შენობის დასუფთავების პრობლემა სულ უფრო თვალსაჩინო ხდება. ლაზერული წმენდის სისტემა კარგად ასუფთავებს შენობების გარე კედლებს ოპტიკური ბოჭკოების მეშვეობით. ხსნარს მაქსიმალური სიგრძით 70 მეტრი შეუძლია ეფექტურად გაასუფთავოს სხვადასხვა დამაბინძურებლები სხვადასხვა ქვებზე, ლითონებსა და მინაზე და მისი ეფექტურობა გაცილებით მაღალია, ვიდრე ჩვეულებრივი გაწმენდა. მას ასევე შეუძლია შავი ლაქების და ლაქების მოცილება შენობებში არსებული სხვადასხვა ქვებიდან. ლაზერული წმენდის სისტემის დასუფთავების ტესტი შენობებსა და ქვის ძეგლებზე გვიჩვენებს, რომ ლაზერული გაწმენდა კარგ გავლენას ახდენს უძველესი შენობების იერსახის დაცვაზე.
ელექტრონიკის მრეწველობა
ელექტრონიკის ინდუსტრია იყენებს ლაზერებს ოქსიდების მოსაშორებლად: ელექტრონიკის ინდუსტრია მოითხოვს მაღალი სიზუსტის დეკონტამინაციას და ლაზერული დეოქსიდაცია განსაკუთრებით შესაფერისია. დაფის შედუღებამდე კომპონენტების ქინძისთავები კარგად უნდა იყოს დეოქსიდირებული, რათა უზრუნველყოფილი იყოს ოპტიმალური ელექტრული კონტაქტი და ქინძისთავები არ უნდა დაზიანდეს დეკონტამინაციის პროცესში. ლაზერულ წმენდას შეუძლია დააკმაყოფილოს გამოყენების მოთხოვნები და ეფექტურობა ძალიან მაღალია და თითოეული ნემსისთვის საჭიროა მხოლოდ ერთი ლაზერული დასხივება.
ატომური ელექტროსადგური
ლაზერული დასუფთავების სისტემები ასევე გამოიყენება ატომური ელექტროსადგურების რეაქტორის მილების გაწმენდისას. ის იყენებს ოპტიკურ ბოჭკოს რეაქტორში მაღალი სიმძლავრის ლაზერის სხივის შესატანად რადიოაქტიური მტვრის პირდაპირ მოსაშორებლად და გაწმენდილი მასალა ადვილად იწმინდება. და რადგან ის დისტანციიდან მუშაობს, პერსონალის უსაფრთხოება გარანტირებულია.
რეზიუმე
დღევანდელი მოწინავე საწარმოო ინდუსტრია გახდა საერთაშორისო კონკურენციის მთავარი სიმაღლე. როგორც ლაზერული წარმოების მოწინავე სისტემა, ლაზერული დასუფთავების მანქანას აქვს დიდი პოტენციალი გამოყენების ღირებულების ინდუსტრიულ განვითარებაში. ენერგიულად განვითარებადი ლაზერული გაწმენდის ტექნოლოგიას აქვს ძალიან მნიშვნელოვანი სტრატეგიული მნიშვნელობა ეკონომიკური და სოციალური განვითარებისთვის.