La limpieza láser es un método eficaz para eliminar partículas y capas de suciedad de superficies sólidas de diversos materiales y tamaños. Mediante un láser continuo o pulsado de alta luminosidad y buena direccionalidad, y a través del enfoque óptico y la conformación del punto para formar un haz láser con una forma y distribución de energía específicas, se irradia la superficie del material contaminado a limpiar. Los contaminantes adheridos absorben la energía láser, lo que produce una serie de procesos físico-químicos complejos como vibración, fusión, combustión e incluso gasificación, eliminando finalmente los contaminantes de la superficie del material. Incluso si la acción del láser incide sobre la superficie limpia, la gran mayoría se refleja, sin dañar el sustrato, logrando así el efecto de limpieza.La siguiente imagen muestra la eliminación del óxido superficial de la rosca y su limpieza.
La limpieza láser se puede clasificar según diferentes estándares. Por ejemplo, según el proceso de limpieza láser en la superficie del sustrato, se divide en limpieza láser en seco y limpieza láser en húmedo. La primera consiste en la irradiación directa de la superficie contaminada con láser, mientras que la segunda requiere la aplicación de una película líquida o de humedad sobre la superficie. La limpieza láser en húmedo es altamente eficiente, pero requiere la aplicación manual de una película líquida, cuya composición no debe alterar la naturaleza del material del sustrato. Por lo tanto, en comparación con la tecnología de limpieza láser en seco, la limpieza láser en húmedo presenta algunas limitaciones en su ámbito de aplicación. Actualmente, la limpieza láser en seco es el método más utilizado, que emplea un haz láser para irradiar directamente la superficie de la pieza y eliminar partículas y películas delgadas.
LáserDry Cpropensión
El principio básico de la limpieza en seco con láser es que la partícula y el sustrato del material, mediante la irradiación láser, se produce una conversión instantánea de la energía lumínica absorbida en calor, lo que provoca una expansión térmica instantánea de la partícula, del sustrato o de ambos. Entre la partícula y el sustrato se genera instantáneamente una aceleración, y la fuerza generada por esta aceleración supera la adsorción entre la partícula y el sustrato, de modo que la partícula se desprende de la superficie del sustrato.
Según los diferentes métodos de absorción de la limpieza en seco láser, esta se puede dividir en las dos formas principales siguientes:
1.Fo el punto de fusión es mayor que el del material original (o diferencias en la tasa de absorción del láser) de las partículas de polvo: las partículas absorben la irradiación láser con mayor intensidad que la absorción del sustrato (a) o viceversa (b), por lo que las partículas absorben la energía de la luz láser convertida en energía térmica, lo que provoca la expansión térmica de las partículas. Aunque la cantidad de expansión térmica es muy pequeña, la expansión térmica ocurre en un período de tiempo muy corto, por lo que habrá una enorme aceleración instantánea en el sustrato, mientras que el sustrato contrarresta la acción de las partículas, superando la fuerza de adsorción mutua, de modo que las partículas se desprenden del sustrato. El principio se muestra en el diagrama esquemático de la Figura 1..
2. Para el punto de ebullición más bajo de la suciedad: la suciedad superficial absorbe directamente la energía del láser, se evapora instantáneamente a alta temperatura, se vaporiza directamente para eliminar la suciedad, el principio es como se muestra en la Figura 2.
LáserWet CpropensiónPprincipio
La limpieza húmeda con láser, también conocida como limpieza con vapor láser, a diferencia de la limpieza en seco, se realiza en presencia de una fina capa de película líquida o de medio de unos pocos micrómetros de espesor sobre la superficie de las piezas a limpiar. La irradiación láser eleva instantáneamente la temperatura de la película líquida, produciendo una gran cantidad de burbujas que se convierten en burbujas debido a la reacción de gasificación. La explosión de gasificación se genera por el impacto de las partículas y el sustrato para superar la fuerza de adsorción entre ellos. Según el coeficiente de absorción de la longitud de onda del láser de las partículas, la película líquida y el sustrato, la limpieza húmeda con láser se puede dividir en tres tipos.
1.Fuerte absorción de la energía láser por el sustrato.
Al irradiar el sustrato y la película líquida con láser, la absorción del láser por el sustrato es mucho mayor que la de la película líquida, por lo que se produce una vaporización explosiva en la interfaz entre el sustrato y la película líquida, como se muestra en la figura siguiente. Teóricamente, cuanto menor sea la duración del pulso, más fácil será generar un sobrecalentamiento en la unión, lo que resulta en un mayor impacto explosivo.
2. Fuerte absorción de la energía láser por la membrana líquida.
El principio de esta limpieza se basa en que la película líquida absorbe la mayor parte de la energía láser, produciéndose una vaporización explosiva en su superficie, como se muestra en la figura siguiente. En este caso, la eficacia de la limpieza láser no es tan buena como cuando se produce la absorción del sustrato, debido al impacto de la explosión en la superficie de la película líquida. Durante la absorción del sustrato, se forman burbujas y explosiones en la intersección entre el sustrato y la película líquida, lo que facilita la expulsión de las partículas de la superficie del sustrato. Por lo tanto, la limpieza por absorción del sustrato resulta más eficaz.
3.Tanto el sustrato como la membrana líquida absorben conjuntamente la energía del láser.
En este momento, la eficiencia de limpieza es muy baja. Tras la irradiación láser sobre la película líquida, parte de la energía láser se absorbe y se dispersa por toda la película, provocando la ebullición de la misma y la formación de burbujas. La energía láser restante, al atravesar la película líquida, es absorbida por el sustrato, como se muestra en la figura. Este método requiere una mayor cantidad de energía láser para generar burbujas de ebullición antes de que se produzca la explosión. Por lo tanto, su eficiencia es muy baja.
La limpieza láser húmeda, que utiliza la absorción del sustrato, donde la mayor parte de la energía láser es absorbida por el sustrato, crea una película líquida y sobrecalentamiento de la unión sustrato-sustrato, con burbujas en la interfaz. En comparación con la limpieza en seco, la limpieza húmeda aprovecha la explosión de burbujas en la unión generada por el impacto del láser. Además, se puede añadir una cierta cantidad de sustancias químicas a la película líquida y a las partículas contaminantes para que reaccionen químicamente y reduzcan la fuerza de adsorción entre las partículas y el sustrato, disminuyendo así el umbral de la limpieza láser. Por lo tanto, la limpieza húmeda puede mejorar la eficiencia de la limpieza hasta cierto punto, pero al mismo tiempo presenta ciertas dificultades: la introducción de la película líquida puede provocar nueva contaminación y el grosor de la película líquida es difícil de controlar.
FactoresAafectando a laQcalidad deLaserCpropensión
Efecto deLaserWlongitud media
La limpieza láser se basa en la absorción de luz. Por lo tanto, al elegir la fuente láser, lo primero es considerar las características de absorción de luz de la pieza a limpiar y seleccionar un láser con la longitud de onda adecuada. Además, estudios experimentales realizados por científicos extranjeros demuestran que, para partículas contaminantes con características similares, cuanto menor sea la longitud de onda, mayor será la capacidad de limpieza del láser y menor el umbral de detección. En consecuencia, para cumplir con las características de absorción de luz del material y mejorar la eficacia de la limpieza, se debe elegir un láser con una longitud de onda más corta como fuente de luz.
Efecto dePpropietarioDentidad
En la limpieza láser, la densidad de potencia del láser tiene un umbral de daño superior y un umbral de limpieza inferior. Dentro de este rango, cuanto mayor sea la densidad de potencia del láser, mayor será la capacidad de limpieza y más evidente el efecto. Por lo tanto, para evitar dañar el material del sustrato, se debe aumentar al máximo la densidad de potencia del láser.
Efecto dePpulsoWidth
El láser La fuente de limpieza láser puede ser luz continua o pulsada. El láser pulsado proporciona una potencia pico muy alta, lo que permite cumplir fácilmente con los requisitos mínimos. Se observó que, durante el proceso de limpieza del sustrato, el impacto del láser pulsado sobre la zona afectada por los efectos térmicos es menor, mientras que el impacto del láser continuo es mayor.
ElEefecto deSenvaseSorinó yNnúmero deTtiempos
Obviamente, en el proceso de limpieza láser, cuanto mayor sea la velocidad de escaneo, menor será el número de pasadas y mayor la eficiencia de la limpieza; sin embargo, esto puede disminuir el efecto de limpieza. Por lo tanto, en la aplicación práctica de la limpieza, se debe elegir la velocidad y el número de pasadas de escaneo adecuados según las características del material de la pieza y el grado de contaminación. El porcentaje de superposición de pasadas, entre otros factores, también influye en el efecto de limpieza.
Efecto de laAmonte deDenfoque electrónico
La limpieza láser se realiza principalmente mediante una combinación específica de lentes de enfoque para lograr la convergencia. En el proceso de limpieza láser propiamente dicho, generalmente se aplica desenfoque: cuanto mayor sea el desenfoque, mayor será el punto de luz que incide sobre el material, mayor será el área de escaneo y mayor la eficiencia. Además, con una potencia total constante, cuanto menor sea el desenfoque, mayor será la densidad de potencia del láser y mayor la capacidad de limpieza.
Resumen
Dado que la limpieza láser no utiliza disolventes químicos ni otros consumibles, es respetuosa con el medio ambiente, segura de usar y tiene muchísimas ventajas:
1. Ecológico y respetuoso con el medio ambiente, sin el uso de productos químicos ni soluciones de limpieza.,
2. Los residuos de limpieza son principalmente polvo sólido, de pequeño tamaño, fáciles de recoger y reciclar.,
3. El humo residual de la limpieza es fácil de absorber y manejar, genera poco ruido y no daña la salud personal.,
4. Limpieza sin contacto, sin residuos de medios abrasivos, sin contaminación secundaria.,
5. Se puede lograr una limpieza selectiva sin dañar los sustratos.,
6. No consume energía eléctrica, solo electricidad, lo que reduce los costos de uso y mantenimiento.,
7. EFácil de lograr la automatización, reduce la intensidad del trabajo.,
8. Adecuado para zonas o superficies de difícil acceso, así como para entornos peligrosos o de riesgo.
Maven Laser Automation Co., Ltd. es un fabricante profesional de máquinas de soldadura láser, máquinas de limpieza láser y máquinas de marcado láser desde hace 14 años. Desde 2008, Maven Laser se ha centrado en el desarrollo y la producción de diversos tipos de máquinas de grabado, soldadura, marcado y limpieza láser. Gracias a una gestión avanzada, una sólida capacidad de investigación y una estrategia de globalización constante, Maven Laser ha establecido un sistema de ventas y servicio de productos más completo en China y en todo el mundo, convirtiéndose en una marca líder mundial en la industria láser.
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Fecha de publicación: 5 de mayo de 2023
