Контакт

Лазерная очистка стала высокоэффективной бесконтактной прецизионной технологией удаления. Однако при работе с чувствительными материалами крайне важно сбалансировать эффективность очистки с защитой материала. В этой статье представлен системный подход к решению высокорисковых сценариев путем анализа характеристик материалов, параметров лазера и проектирования процесса.

Механизмы повреждения и контрмеры для высокорисковых материалов при лазерной очистке
1. Термочувствительные материалы
Механизм повреждения: Материалы с низкой температурой плавления или плохой теплопроводностью, такие как пластик или резина, склонны к размягчению, карбонизации или деформации из-за накопления тепла во время лазерной очистки.
Решения: (1) Для таких материалов, как пластик и резина: используйте маломощные импульсные лазеры в сочетании с охлаждением инертным газом (например, азотом). Правильный интервал между импульсами обеспечивает эффективное рассеивание тепла, в то время как инертный газ помогает изолировать кислород, сводя к минимуму окисление. (2) Для пористых материалов, таких как дерево или керамика: используйте маломощные лазеры с короткими импульсами с несколькими сканированиями. Пористая внутренняя структура помогает рассеивать энергию лазера посредством повторных отражений, снижая риск локального перегрева.

2. Многослойные композитные материалы
Механизм повреждения: различные скорости поглощения энергии между слоями могут вызвать непреднамеренное повреждение подложки или привести к отслоению покрытия.
Решения: (1) Для окрашенных металлов или композитов с покрытием: отрегулируйте угол падения лазера, чтобы изменить путь отражения. Это улучшает разделение интерфейса, одновременно уменьшая проникновение энергии в подложку. (2) Для подложек с покрытием (например, хромированных форм): используйте ультрафиолетовые (УФ) лазеры с определенными длинами волн. УФ-лазеры могут выборочно удалять покрытие без передачи чрезмерного тепла, сводя к минимуму повреждение основного материала.

3. Высокотвердые и хрупкие материалы
Механизм повреждения: Такие материалы, как стекло или монокристаллический кремний, могут образовывать микротрещины из-за различий в тепловом расширении или внезапных изменений в кристаллической структуре.

Решения: (1) Для таких материалов, как стекло или монокристаллический кремний: используйте лазеры с ультракороткими импульсами (например, фемтосекундные лазеры). Их нелинейное поглощение обеспечивает передачу энергии до того, как могут возникнуть колебания решетки, что снижает риск образования микротрещин. (2) Для композитов из углеродного волокна: используйте методы формирования пучка, такие как кольцевые профили пучка, чтобы обеспечить равномерное распределение энергии и минимизировать концентрацию напряжений на границах раздела смола-волокно, что помогает предотвратить растрескивание.

Промышленные охладители: критически важный союзник в защите материалов во время лазерной очистки
Промышленные охладители играют ключевую роль в снижении риска повреждения материалов, вызванного накоплением тепла во время лазерной очистки. Их точный контроль температуры обеспечивает стабильную выходную мощность лазера и качество луча в различных рабочих условиях. Эффективное рассеивание тепла предотвращает перегрев термочувствительных материалов, избегая размягчения, карбонизации или деформации.
Помимо защиты материалов, охладители также защищают лазерные источники и оптические компоненты, продлевая срок службы оборудования. Оснащенные встроенными функциями безопасности, промышленные охладители обеспечивают раннее предупреждение и автоматическую защиту в случае неисправностей, снижая риск отказа оборудования или инцидентов, связанных с безопасностью.

Заключение
В этой статье, всесторонне рассматривая свойства материалов, параметры лазера и стратегии процесса, предлагаются практические решения для лазерной очистки в условиях повышенного риска. Эти подходы направлены на обеспечение эффективной очистки при минимизации возможности повреждения материалов, что делает лазерную очистку более безопасной и надежной для чувствительных и сложных применений.