Làm sạch bằng Laser

Tìm hiểu nguyên lý và ứng dụng của công nghệ làm sạch bằng laser

Tìm Hiểu Nguyên Lý Và Ứng Dụng Của Công Nghệ Làm Sạch Bằng Laser | Laserchina

Khám phá thế giới mang tính cách mạng của công nghệ làm sạch bằng laser với hướng dẫn toàn diện này. Tìm hiểu về các nguyên tắc, loại và ứng dụng đa dạng của phương pháp làm sạch có độ chính xác cao đang thay đổi ngành này.

Giới thiệu về Làm sạch bằng Laser Công nghệ

Sự ra đời của công nghệ làm sạch bằng laser thể hiện một bước nhảy vọt mang tính cách mạng trong lĩnh vực phương pháp làm sạch. Kỹ thuật cải tiến này tận dụng mật độ năng lượng cao, độ chính xác và độ dẫn hiệu quả của tia laser, mang lại lợi thế rõ ràng so với các phương pháp làm sạch truyền thống về hiệu quả, độ chính xác và khả năng làm sạch các vị trí cụ thể. Một trong những lợi ích quan trọng nhất của nó là tránh ô nhiễm môi trường thường liên quan đến các phương pháp làm sạch bằng hóa chất, đồng thời không gây hư hại cho bề mặt.

Nguyên tắc làm sạch bằng laser

Tìm Hiểu Nguyên Lý Và Ứng Dụng Của Công Nghệ Làm Sạch Bằng Laser | Laserchina

Làm sạch bằng laser liên quan đến việc loại bỏ các vật liệu khỏi bề mặt rắn (hoặc đôi khi là chất lỏng) bằng cách cho chúng tiếp xúc với chùm tia laser. Ở mức năng lượng laser thấp, năng lượng laser được hấp thụ sẽ làm nóng và bay hơi hoặc làm thăng hoa vật liệu. Ở mức năng lượng cao, vật liệu thường biến thành plasma. Thông thường, làm sạch bằng laser đề cập đến các ứng dụng laser xung để loại bỏ vật liệu, nhưng với cường độ đủ, chùm tia laser sóng liên tục cũng có thể mài mòn vật liệu. Laser Excimer hoạt động ở vùng cực tím sâu chủ yếu được sử dụng cho quá trình quang hóa, với bước sóng khoảng 200nm. Độ sâu hấp thụ năng lượng laser và lượng vật liệu bị loại bỏ bởi một xung laser phụ thuộc vào đặc tính quang học của vật liệu, cũng như bước sóng và thời lượng xung của laser. Tổng khối lượng bị cắt bỏ bởi mỗi xung, thường được gọi là tốc độ cắt bỏ, bị ảnh hưởng đáng kể bởi các đặc tính của laser như tốc độ quét chùm tia và sự chồng chéo của đường quét.

Các loại công nghệ làm sạch bằng Laser

  • Làm sạch bằng Laser khô: Phương pháp này bao gồm chiếu xạ xung laser trực tiếp lên phôi, làm cho chất nền hoặc chất gây ô nhiễm bề mặt hấp thụ năng lượng và tăng nhiệt độ, dẫn đến sự giãn nở nhiệt hoặc rung động của chất nền, dẫn đến sự phân tách của chúng. Điều này có thể xảy ra theo hai cách: hoặc các chất gây ô nhiễm bề mặt giãn nở khi hấp thụ tia laser hoặc chất nền rung do nhiệt do tia laser gây ra.
  • Làm sạch bằng Laser ướt: Trước khi chiếu xạ xung laser, một màng chất lỏng được phủ lên bề mặt phôi. Sự tăng nhiệt độ nhanh chóng của màng chất lỏng dưới tác động của tia laser khiến nó bốc hơi, tạo ra sóng xung kích tác động đến các hạt chất gây ô nhiễm và đánh bật chúng khỏi chất nền. Phương pháp này yêu cầu chất nền và màng chất lỏng không phản ứng, do đó hạn chế phạm vi sử dụng của vật liệu.
  • Làm sạch bằng sóng xung kích plasma cảm ứng bằng laser: Sóng xung kích plasma hình cầu được tạo ra khi chùm tia laser làm ion hóa không khí trong quá trình chiếu xạ. Sóng xung kích tác động lên bề mặt phôi cần làm sạch, giải phóng năng lượng loại bỏ chất gây ô nhiễm mà không ảnh hưởng đến chất nền. Kỹ thuật này có thể làm sạch các chất gây ô nhiễm dạng hạt có đường kính lên tới hàng chục nanomet và không bị giới hạn bởi bước sóng laser.

Các nguyên tắc vật lý của việc làm sạch bằng plasma có thể được tóm tắt như sau:

  1.  Chùm tia laser phát ra từ tia laser được hấp thụ bởi lớp chất gây ô nhiễm trên bề mặt cần xử lý.
  2.  Sự hấp thụ năng lượng cao tạo ra plasma giãn nở nhanh chóng (một loại khí bị ion hóa cao, không ổn định), tạo ra sóng xung kích.
  3.  Sóng xung kích phá vỡ các chất gây ô nhiễm, sau đó được đẩy ra ngoài.
  4.  Độ rộng xung của ánh sáng phải đủ ngắn để tránh tích tụ nhiệt có thể làm hỏng bề mặt được xử lý.
    e) Thí nghiệm cho thấy khi có oxit trên bề mặt kim loại thì plasma hình thành ở bề mặt kim loại.

Plasma chỉ được tạo ra khi mật độ năng lượng vượt quá ngưỡng, điều này phụ thuộc vào chất gây ô nhiễm hoặc lớp oxit được loại bỏ. Hiệu ứng ngưỡng này rất cần thiết để làm sạch hiệu quả đồng thời đảm bảo an toàn cho vật liệu nền. Ngưỡng thứ hai tồn tại đối với sự hình thành huyết tương; vượt quá nó có thể làm hỏng chất nền. Để đảm bảo làm sạch hiệu quả mà không gây hại cho bề mặt, các thông số laser phải được điều chỉnh sao cho mật độ năng lượng xung nằm hoàn toàn giữa hai ngưỡng.

Ban đầu, ba loại công nghệ làm sạch bằng laser này được phát triển để làm sạch các hạt cực nhỏ khỏi các tấm bán dẫn, xuất hiện cùng với sự tiến bộ của công nghệ bán dẫn. Tuy nhiên, làm sạch bằng laser kể từ đó đã được áp dụng trong các lĩnh vực khác, chẳng hạn như làm sạch khuôn lốp, loại bỏ sơn khỏi vỏ máy bay và khôi phục bề mặt của các di tích văn hóa.

Ứng dụng của công nghệ làm sạch bằng tia laze

Tìm Hiểu Nguyên Lý Và Ứng Dụng Của Công Nghệ Làm Sạch Bằng Laser | Laserchina

Trường bán dẫn

Làm sạch tấm bán dẫn và chất nền quang học bao gồm các quy trình tương tự: tạo hình nguyên liệu thô thông qua cắt, mài và các phương pháp khác. Trong các quá trình này, các chất gây ô nhiễm dạng hạt được đưa vào, rất khó loại bỏ và có nguy cơ tái nhiễm nghiêm trọng. Các chất gây ô nhiễm trên bề mặt tấm bán dẫn có thể ảnh hưởng đến chất lượng in bảng mạch và rút ngắn tuổi thọ của chip bán dẫn. Chất gây ô nhiễm trên chất nền quang học có thể ảnh hưởng đến chất lượng của thiết bị quang học và lớp phủ, có khả năng dẫn đến sự phân bổ năng lượng không đồng đều và giảm tuổi thọ.

Vì việc làm sạch bằng laser khô có thể dễ dàng gây hư hại cho chất nền nên việc sử dụng nó trong việc làm sạch các tấm bán dẫn và chất nền quang học bị hạn chế. Làm sạch bằng laser ướt và làm sạch bằng sóng xung kích plasma do laser gây ra đã được áp dụng thành công hơn trong lĩnh vực này.

Lĩnh vực vật liệu kim loại

Làm sạch bề mặt vật liệu kim loại liên quan đến các chất gây ô nhiễm ở phạm vi vĩ mô, trái ngược với các chất cực nhỏ được tìm thấy trên tấm bán dẫn và chất nền quang học. Các chất gây ô nhiễm trên bề mặt kim loại thường bao gồm các lớp oxit (rỉ sét), lớp sơn, lớp phủ và các chất kết dính khác, có thể là hữu cơ (sơn, lớp phủ) hoặc vô cơ (rỉ sét).

Làm sạch các chất gây ô nhiễm bề mặt kim loại chủ yếu phục vụ cho việc chuẩn bị cho quá trình xử lý hoặc sử dụng tiếp theo. Ví dụ, trước khi hàn các bộ phận bằng hợp kim titan, cần loại bỏ lớp oxit dày khoảng 10μm, hoặc khi đại tu máy bay, cần loại bỏ lớp sơn gốc khỏi da để sơn lại. Việc vệ sinh thường xuyên khuôn lốp cao su để loại bỏ các hạt cao su bám vào cũng rất cần thiết để duy trì độ sạch bề mặt, đảm bảo chất lượng lốp sản xuất và tuổi thọ của khuôn. Do ngưỡng hư hỏng của vật liệu kim loại cao hơn ngưỡng làm sạch bằng laser đối với các chất gây ô nhiễm bề mặt của chúng, nên việc chọn máy làm sạch bằng laser có công suất phù hợp có thể đạt được kết quả tốt và điều này đã được áp dụng thành công trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Công nghệ làm sạch bằng laser là một kỹ thuật tiên tiến có triển vọng nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cao cấp như hàng không vũ trụ, thiết bị quân sự và điện tử. Các ứng dụng của nó ngày càng mở rộng nhờ tính hiệu quả, thân thiện với môi trường và kết quả làm sạch hiệu quả. Công nghệ này không chỉ được thiết lập tốt cho loại bỏ sơn và loại bỏ rỉ sét nhưng cũng đã được báo cáo trong những năm gần đây để làm sạch các lớp oxit trên dây kim loại. Việc mở rộng các ứng dụng hiện tại và khám phá các lĩnh vực mới đặt nền tảng cho sự phát triển của công nghệ làm sạch bằng laser. Việc phát triển và đa dạng hóa các thiết bị làm sạch bằng laser mới, bao gồm các máy có nhiều ứng dụng và những máy được thiết kế cho các mục đích cụ thể, đang được tiến hành. Việc tích hợp trong tương lai với robot công nghiệp để đạt được khả năng làm sạch bằng laser hoàn toàn tự động cũng là một hướng đi đầy hứa hẹn.

Xu hướng phát triển công nghệ làm sạch bằng laser

  • Tăng cường nghiên cứu lý thuyết về làm sạch bằng laser để hướng dẫn ứng dụng. Việc xem xét tài liệu sâu rộng cho thấy rằng không có hệ thống lý thuyết hoàn thiện nào hỗ trợ công nghệ làm sạch bằng laser, hầu hết các nghiên cứu đều mang tính thử nghiệm. Thiết lập một hệ thống lý thuyết là nền tảng cho sự phát triển hơn nữa của công nghệ làm sạch bằng laser.
  • Mở rộng ứng dụng trong các lĩnh vực hiện có và khám phá những lĩnh vực mới. Công nghệ làm sạch bằng laser đã trưởng thành trong các ứng dụng như loại bỏ sơn và loại bỏ rỉ sét, và các báo cáo gần đây đã nhấn mạnh công dụng của nó trong việc làm sạch các lớp oxit trên dây kim loại. Sự phát triển của các ứng dụng của nó trong cả lĩnh vực hiện có và lĩnh vực mới là mảnh đất màu mỡ cho sự phát triển của công nghệ.
  • Sự phát triển của máy làm sạch laser mới. Thiết bị trong tương lai có thể sẽ đa dạng hóa, với một số máy có nhiều ứng dụng, chẳng hạn như một máy có khả năng vừa loại bỏ sơn vừa loại bỏ rỉ sét, và những máy khác được thiết kế cho các nhiệm vụ cụ thể, có thể yêu cầu đồ gá tùy chỉnh hoặc sợi quang để làm sạch chất gây ô nhiễm trong không gian nhỏ. Hợp tác với robot công nghiệp để đạt được khả năng làm sạch bằng laser hoàn toàn tự động là một hướng ứng dụng hấp dẫn khác.

Kết luận

Công nghệ làm sạch bằng laser, điển hình là máy làm sạch bằng laser, là một ví dụ điển hình của sự đổi mới hiện đại, mang lại nhiều lợi ích mà các phương pháp làm sạch truyền thống không thể sánh được. Với sự phát triển không ngừng của thiết bị làm sạch bằng laser mới và việc mở rộng ứng dụng của nó sang các lĩnh vực mới, tương lai của các quy trình làm sạch sẽ rất tươi sáng. BẰNG LASER TRUNG QUỐC các kỹ sư tiếp tục đi tiên phong trong lĩnh vực này, chúng ta có thể mong đợi thấy việc làm sạch bằng laser trở thành một yếu tố thiết yếu trong các ngành công nghiệp có độ chính xác cao, thiết lập tiêu chuẩn mới về độ sạch, hiệu quả và trách nhiệm với môi trường.

LIÊN HỆ GIẢI PHÁP LASER

Với hơn hai thập kỷ chuyên môn về laser và dòng sản phẩm toàn diện bao gồm các bộ phận riêng lẻ cho đến máy hoàn chỉnh, chúng tôi là đối tác cuối cùng để giải quyết tất cả các yêu cầu liên quan đến laser của bạn.

bài viết liên quan

Bình luận

Chúng tôi sẽ không công khai email của bạn. Các ô đánh dấu * là bắt buộc *