고급 제조와 에너지 보존 및 배출 감소에는 고급 프로세스에 대한 필요성이 점점 더 시급해지고 있습니다. 산업 표면 처리 측면에서는 기술과 공정의 포괄적인 업그레이드가 시급합니다. 기계적 마찰 세척, 화학적 부식 세척, 강한 충격 세척, 고주파 초음파 세척과 같은 전통적인 산업 세척 공정은 세척 주기가 길 뿐만 아니라 자동화가 어렵고 환경에 유해한 영향을 미치며 목표를 달성하지 못합니다. 원하는 청소 효과. 그것은 정밀 가공의 요구를 잘 충족시킬 수 없습니다.
정밀 레이저 클리닝 기계: 산업용 클리닝의 혁신자
그러나 환경 보호, 고효율, 고정밀 사이의 모순이 점점 더 뚜렷해짐에 따라 전통적인 산업용 청소 방법은 큰 도전을 받고 있습니다. 동시에 환경 보호에 도움이 되고 초정삭 분야의 부품에 적합한 다양한 세척 기술이 등장했으며 레이저 세척 기술도 그중 하나입니다.
레이저 클리닝 개념
레이저 클리닝이란 집속된 레이저를 재료 표면에 작용시켜 표면의 오염 물질을 빠르게 기화시키거나 벗겨내면서 재료 표면을 깨끗하게 해주는 기술이다. 다양한 전통적인 물리적 또는 화학적 세척 방법과 비교할 때 레이저 세척은 비접촉, 소모품 없음, 오염 없음, 고정밀, 손상 없음 또는 작은 손상이라는 특성을 가지며 차세대 산업용 청소 기술에 이상적인 선택입니다.
레이저 청소 기계 작동 원리
레이저 클리닝 기계의 원리는 더욱 복잡하며 물리적, 화학적 프로세스가 모두 포함될 수 있습니다. 많은 경우 물리적 공정이 주요 공정이며 일부 화학 반응이 동반됩니다. 주요 공정은 가스화 공정, 충격 공정, 진동 공정 등 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다.
가스화 공정
고에너지 레이저를 물질 표면에 조사하면 표면이 레이저 에너지를 흡수하여 내부 에너지로 변환함으로써 표면 온도가 급격하게 상승하여 물질의 기화 온도 이상으로 도달하여 오염물질이 배출되게 된다. 증기의 형태로 물질 표면에서 분리됩니다. 선택적 기화는 일반적으로 표면 오염물질에 의한 레이저 광의 흡수율이 기판의 흡수율보다 훨씬 높을 때 발생합니다. 일반적인 적용 사례는 석재 표면의 먼지를 청소하는 것입니다. 아래 그림과 같이 석재 표면의 오염물질은 레이저의 흡수력이 강하여 빠르게 기화됩니다. 오염물질을 제거한 후 석재 표면에 레이저를 조사하면 흡수력이 약해지고 레이저 에너지가 석재 표면에 더 많이 산란되어 석재 표면의 온도 변화가 적어 석재 표면이 손상되지 않도록 보호됩니다.
일반적인 화학 기반 공정은 자외선 대역의 레이저를 사용하여 유기 오염 물질을 청소할 때 발생하며 이를 레이저 제거라고 합니다. 자외선 레이저는 파장이 짧고 광자 에너지가 높습니다. 예를 들어 KrF 엑시머 레이저는 파장 248nm, 광자 에너지가 5eV에 달해 CO2 레이저 광자 에너지(0.12eV)보다 40배 높다. 이러한 높은 광자 에너지는 유기물의 분자 결합을 파괴하기에 충분하므로 레이저의 광자 에너지를 흡수한 후 유기 오염물질 중 CC, CH, CO 등이 깨져 열분해 가스화되어 표면에서 제거됩니다.
충격 과정
충격과정은 레이저와 물질이 상호작용하면서 일어나는 일련의 반응으로, 물질 표면에 충격파가 형성된다. 충격파의 작용으로 표면 오염물질이 부서져 표면에서 벗겨진 먼지나 부스러기가 됩니다. 플라즈마, 증기, 급속한 열팽창 및 수축 등 충격파를 유발하는 메커니즘은 다양합니다. 플라즈마 충격파를 예로 들어 레이저 세척의 충격 과정이 어떻게 표면 오염 물질을 제거하는지 간략하게 이해할 수 있습니다. 초단 펄스 폭(ns)과 초고 피크 파워(107~1010 W/cm2) 레이저를 적용해 표면이 레이저를 가볍게 흡수하더라도 표면 온도가 급격하게 상승해 순간적으로 기화 온도에 도달한다. 위에서, 다음 그림의 (a)와 같이 물질의 표면 위에 증기가 형성됩니다. 증기의 온도는 104 – 105K에 도달할 수 있으며, 이는 증기 자체 또는 주변 공기를 이온화하여 플라즈마를 형성할 수 있습니다. 플라즈마는 레이저가 재료 표면에 도달하는 것을 차단하고 재료 표면의 기화를 멈출 수 있지만 플라즈마는 계속해서 레이저 에너지를 흡수하고 온도가 계속 상승하여 국부적인 상태를 형성합니다. 재료 표면에 순간적으로 1-100kbar를 생성하는 초고온 및 고압. 아래 그림(b),(c)와 같이 충격은 점차 재료 내부로 전달됩니다. 충격파의 작용으로 표면 오염 물질이 작은 먼지, 입자 또는 파편으로 분해됩니다. 레이저가 조사 위치에서 멀어지면 아래 그림(d)와 같이 플라즈마가 사라지고 국부적으로 음압이 발생하여 표면에서 오염물질의 입자나 잔해물이 제거됩니다.
진동 과정
짧은 펄스의 작용으로 재료의 가열 및 냉각 과정이 매우 빠릅니다. 재료마다 열팽창 계수가 다르기 때문에 단 펄스 레이저를 조사하면 표면 오염 물질과 기판이 서로 다른 정도의 고주파 열팽창 및 수축을 겪게 되어 진동이 발생하고 오염 물질이 표면에서 벗겨지게 됩니다. 재료. 이러한 박리 과정에서 재료의 기화가 발생하지 않을 수 있으며, 플라즈마가 발생하지 않을 수 있습니다. 대신, 진동 작용에 따라 오염 물질과 기판의 경계면에 형성된 전단력이 오염 물질과 기판 사이의 결합을 파괴합니다. . 연구에 따르면 레이저의 입사각이 약간 증가하면 레이저와 입자 오염 및 기판 인터페이스 사이의 접촉이 증가하고 레이저 청소의 임계값이 줄어들 수 있으며 진동 효과가 더 분명해지고 청소 효율성이 더 높습니다. 단, 입사각이 너무 커서는 안 됩니다. 입사각이 너무 크면 재료 표면에 작용하는 에너지 밀도가 감소하고 레이저의 세척 능력이 약화됩니다.
레이저 클리너의 산업 응용
금형산업
레이저 클리너는 금형 표면에 매우 안전한 금형의 비접촉 청소를 실현할 수 있으며 정확성을 보장할 수 있으며 기존 청소 방법으로는 제거할 수 없는 미크론 이하의 먼지 입자를 청소할 수 있습니다. 진정한 무공해, 효율적이고 고품질의 청소를 달성합니다.
정밀기기산업
정밀 기계 산업에서는 윤활 및 내식성을 위해 부품에서 사용되는 에스테르와 광유를 일반적으로 화학적으로 제거해야 하는 경우가 많으며 화학적 세척으로 인해 잔류물이 남는 경우가 많습니다. 레이저 탈에스테르화는 부품 표면을 손상시키지 않고 에스테르와 미네랄 오일을 완전히 제거할 수 있습니다. 레이저는 부품 표면의 얇은 산화물 층의 폭발적인 가스화를 촉진하여 충격파를 형성하며, 이로 인해 기계적 상호 작용보다는 오염 물질이 제거됩니다.
철도 산업
현재 레일의 모든 사전 용접 청소는 연삭 휠 및 연마 벨트 연삭 방식의 청소를 채택하여 기판에 심각한 손상과 심각한 잔류 응력을 유발하고 매년 많은 연삭 휠 소모품을 소비하므로 비용이 많이 들고 심각한 원인이 됩니다. 환경에 대한 먼지 오염. 레이저 클리닝은 우리나라 고속철도 선로 부설 생산에 고품질의 효율적인 그린 클리닝 기술을 제공하고, 위의 문제를 해결하며, 이음매 없는 레일 구멍 및 회색 반점과 같은 용접 결함을 제거하고, 우리나라 고속철도의 안정성과 안전성을 향상시킬 수 있습니다. -고속철도 운행.
항공 산업
항공기 표면은 일정 기간이 지나면 다시 칠해야 하지만, 칠하기 전에 원래의 오래된 페인트를 완전히 제거해야 합니다. 화학적 침지/와이핑은 항공 분야의 주요 페인트 제거 방법입니다. 이 방법은 다량의 화학 보조 폐기물을 발생시키고 국부적인 유지 관리 및 페인트 박리를 달성하는 것이 불가능합니다. 이 프로세스는 작업량이 많고 건강에 해롭습니다. 레이저 클리닝을 사용하면 항공기 피부 표면의 페인트를 고품질로 제거할 수 있으며 생산을 위해 쉽게 자동화할 수 있습니다. 현재 레이저 클리닝 기술은 일부 고급 모델의 유지 관리에 적용되었습니다.
선박산업
현재 선박의 생산 전 청소에는 주로 샌드 블라스팅 방법을 채택하고 있습니다. 샌드 블라스팅 방식은 주변 환경에 심각한 분진 오염을 초래해 점차 금지되어 선박 제조업체에서는 생산을 줄이거나 중단하는 경우도 있습니다. 레이저 세척 기술은 선박 표면의 부식 방지 스프레이를 위한 친환경적이고 무공해 세척 솔루션을 제공합니다.
무기류
레이저 청소 기술은 무기 유지 관리에 널리 사용되었습니다. 레이저 클리닝 시스템은 녹과 오염물질을 효율적이고 신속하게 제거할 수 있으며, 클리닝 부품을 선택하여 클리닝의 자동화를 실현할 수 있습니다. 레이저 클리닝을 이용하면 화학적 클리닝 공정에 비해 청결도가 높을 뿐만 아니라, 대상물의 표면에 손상이 거의 없습니다. 다양한 매개변수를 설정함으로써 레이저 클리닝 기계는 금속 물체 표면에 치밀한 산화물 보호막이나 금속 용융층을 형성하여 표면 강도와 내식성을 향상시킬 수도 있습니다. 레이저로 제거되는 폐기물은 기본적으로 환경을 오염시키지 않으며, 장거리에서도 작동이 가능해 작업자의 건강에 대한 피해를 효과적으로 줄여줍니다.
건물외관
점점 더 많은 고층 빌딩이 건설되고 있으며 건물 외벽의 청소 문제가 점점 더 두드러지고 있습니다. 레이저 클리닝 시스템은 광섬유를 통해 건물 외벽을 잘 청소합니다. 최대 길이 70m의 솔루션은 각종 돌, 금속, 유리 등의 각종 오염물질을 효과적으로 청소할 수 있으며, 기존 청소보다 효율이 훨씬 높다. 또한 건물의 각종 돌에서 검은 점과 얼룩을 제거할 수도 있습니다. 건물과 석재에 대한 레이저 클리닝 시스템의 클리닝 테스트는 레이저 클리닝이 고대 건물의 외관을 보호하는 데 좋은 효과가 있음을 보여줍니다.
전자산업
전자 산업에서는 레이저를 사용하여 산화물을 제거합니다. 전자 산업에서는 고정밀 오염 제거가 필요하며 레이저 탈산이 특히 적합합니다. 최적의 전기적 접촉을 보장하기 위해 보드를 납땜하기 전에 부품 핀을 철저하게 탈산소화해야 하며, 오염 제거 과정에서 핀이 손상되어서는 안 됩니다. 레이저 클리닝은 사용 요구 사항을 충족할 수 있으며 효율성이 매우 높으며 각 바늘에 한 번의 레이저 조사만 필요합니다.
원자력 발전소
레이저 세척 시스템은 원자력 발전소의 원자로 파이프 세척에도 사용됩니다. 광섬유를 이용해 고출력 레이저빔을 반응기에 도입해 방사성 먼지를 직접 제거하고, 세척된 물질은 세척이 용이하다. 그리고 원격으로 운영되기 때문에 직원들의 안전도 보장됩니다.
요약
오늘날의 선진 제조업은 국제 경쟁의 선두주자가 되었습니다. 레이저 제조의 고급 시스템인 레이저 클리닝 기계는 산업 발전에 있어 응용 가치가 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 레이저 클리닝 기술의 활발한 발전은 경제 및 사회 발전에 매우 중요한 전략적 의미를 갖습니다.