التنظيف الصناعي بالليزر هو عملية إطلاق شعاع ليزر على سطح صلب لتنظيفه وإزالة المواد غير المرغوب فيها. مع الانخفاض الكبير في أسعار مصدر ليزر الألياف في السنوات القليلة الماضية، أصبحت منظفات الليزر - المصممة لمساعدة المستخدمين على التنظيف بالليزر بكفاءة - تلبي احتياجات السوق الأوسع والآفاق التطبيقية المتزايدة، مثل تنظيف عمليات حقن القوالب، وإزالة الأغشية الرقيقة أو الأسطح مثل الزيوت والشحوم، وغيرها الكثير. في هذه المقالة، سنغطي المواضيع التالية:
قائمة المحتوى(انقر لتحديد الموقع بسرعة ⇩)
عملية التنظيف بالليزر.
في ثمانينيات القرن الماضي، اكتشف العلماء أنه عند تسليط طاقة ليزر عالية التركيز على سطح المعدن الصدئ، تخضع المادة المُشععة لسلسلة من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية المعقدة، مثل الاهتزاز والانصهار والتسامي والاحتراق. ونتيجةً لذلك، تُزال الملوثات من سطح المادة. هذه الطريقة البسيطة والفعّالة للتنظيف هي التنظيف بالليزر، الذي حل تدريجيًا محل طرق التنظيف التقليدية في العديد من المجالات، محققًا مزايا عديدة، مما يُظهر آفاقًا واعدة للمستقبل.
كيف تعمل أجهزة التنظيف بالليزر؟
آلة التنظيف بالليزر
تتكون أجهزة التنظيف بالليزر من أربعة أجزاء:مصدر ليزر الألياف (ليزر مستمر أو نبضي)، ولوحة التحكم، ومسدس الليزر المحمول، ومبرد الماء بدرجة الحرارة الثابتةتعمل لوحة التحكم في تنظيف الليزر بمثابة عقل للجهاز بأكمله وتعطي الأمر لمولد الليزر الليفي ومسدس الليزر المحمول.
يُنتج مُولّد ليزر الألياف ضوء ليزر عالي التركيز، يُمرّر عبر ألياف وسيط التوصيل إلى مسدس الليزر المحمول. يعكس الجلفانومتر الماسح، أحادي المحور أو ثنائي المحور، المُركّب داخل مسدس الليزر طاقة الضوء إلى طبقة الأوساخ في قطعة العمل. بفضل مجموعة من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية، يُمكن إزالة الصدأ والطلاء والأوساخ الدهنية وطبقة الطلاء وغيرها من الملوثات بسهولة.
دعونا نتعمق أكثر في هذه العملية. التفاعلات المعقدة المرتبطة باستخداماهتزاز نبضة الليزر, التمدد الحراريمن الجسيمات المشعة،التحلل الضوئي الجزيئيتغير الطور، أوعملهم المشتركللتغلب على قوة الالتصاق بين الأوساخ وسطح قطعة العمل. تُسخّن المادة المستهدفة (الطبقة السطحية المراد إزالتها) بسرعة عن طريق امتصاص طاقة شعاع الليزر، ما يُلبي متطلبات التسامي، مما يُزيل الأوساخ من السطح ويحقق نتيجة التنظيف. بفضل ذلك، لا يمتص سطح الركيزة أي طاقة، أو يمتص طاقة ضئيلة جدًا، ولن يُلحق ضوء ليزر الألياف أي ضرر به على الإطلاق.
تعرف على المزيد حول بنية ومبدأ جهاز التنظيف بالليزر المحمول
ثلاثة تفاعلات للتنظيف بالليزر
1. التسامي
يختلف التركيب الكيميائي للمادة الأساسية عن المادة الملوثة، وكذلك معدل امتصاص الليزر. تعكس الطبقة الأساسية أكثر من 95% من ضوء الليزر دون أي ضرر، بينما تمتص المادة الملوثة معظم طاقة الليزر وتصل إلى درجة حرارة التسامي.
رسم تخطيطي لآلية التنظيف بالليزر
2. التمدد الحراري
تمتص جزيئات الملوثات الطاقة الحرارية وتتمدد بسرعة حتى تصل إلى نقطة الانفجار. يتغلب تأثير الانفجار على قوة الالتصاق (قوة التجاذب بين المواد المختلفة)، وبالتالي تنفصل جزيئات الملوثات عن سطح المعدن. ونظرًا لقصر مدة تشعيع الليزر، فإنه يُنتج تسارعًا كبيرًا لقوة التأثير الانفجاري، يكفي لتوفير تسارع كافٍ للجزيئات الدقيقة للتحرك بعيدًا عن التصاق المادة الأساسية.
مخطط تفاعل قوة التنظيف بالليزر النبضي
3. اهتزاز نبضات الليزر
يعتبر عرض نبضة شعاع الليزر ضيقًا نسبيًا، وبالتالي فإن العمل المتكرر للنبضة سيخلق اهتزازًا بالموجات فوق الصوتية لتنظيف قطعة العمل، وستعمل موجة الصدمة على تحطيم جزيئات الملوثات.
آلية تنظيف شعاع الليزر النبضي
مزايا جهاز تنظيف الألياف بالليزر
نظرًا لأن التنظيف بالليزر لا يتطلب أي مذيبات كيميائية أو مواد استهلاكية أخرى، فهو صديق للبيئة وآمن للتشغيل وله العديد من المزايا:
✔مسحوق الجندي هو في الأساس نفايات بعد التنظيف، وهو صغير الحجم، وسهل التجميع وإعادة التدوير
✔من السهل استنفاد الدخان والرماد الناتج عن ليزر الألياف بواسطة جهاز استخراج الدخان، وليس من الصعب أن يضر بصحة الإنسان
✔تنظيف بدون تلامس، بدون وسائط متبقية، بدون تلوث ثانوي
✔تنظيف الهدف فقط (الصدأ، الزيت، الطلاء، الطلاء) لن يؤدي إلى إتلاف سطح الركيزة
✔الكهرباء هي الاستهلاك الوحيد وتكلفة التشغيل منخفضة وتكلفة الصيانة
✔مناسب للأسطح التي يصعب الوصول إليها وهياكل القطع الأثرية المعقدة
✔روبوت التنظيف بالليزر التلقائي اختياري، ويحل محل الروبوت الاصطناعي
لإزالة الملوثات كالصدأ والعفن والطلاء والملصقات الورقية والبوليمرات والبلاستيك أو أي مادة سطحية أخرى، تتطلب الطرق التقليدية - كالنفث بالوسائط والحفر الكيميائي - معالجةً متخصصةً والتخلص من هذه المواد، وقد تُشكل أحيانًا خطرًا بالغًا على البيئة والعاملين. يوضح الجدول أدناه الفروق بين التنظيف بالليزر وطرق التنظيف الصناعية الأخرى.
| التنظيف بالليزر | التنظيف الكيميائي | التلميع الميكانيكي | التنظيف بالثلج الجاف | التنظيف بالموجات فوق الصوتية | |
| طريقة التنظيف | الليزر، بدون تلامس | المذيب الكيميائي، الاتصال المباشر | ورق الصنفرة، اتصال مباشر | الثلج الجاف، غير ملامس | منظف، اتصال مباشر |
| الأضرار المادية | No | نعم، ولكن نادرا | نعم | No | No |
| كفاءة التنظيف | عالي | قليل | قليل | معتدل | معتدل |
| استهلاك | كهرباء | المذيب الكيميائي | ورق الصنفرة/عجلة الصنفرة | الثلج الجاف | منظف المذيبات |
| نتيجة التنظيف | نقاء | عادي | عادي | ممتاز | ممتاز |
| الضرر البيئي | صديق للبيئة | ملوث | ملوث | صديق للبيئة | صديق للبيئة |
| عملية | بسيطة وسهلة التعلم | إجراء معقد، يتطلب مشغلًا ماهرًا | مطلوب مشغل ماهر | بسيطة وسهلة التعلم | بسيطة وسهلة التعلم |
هل تبحث عن طريقة مثالية لإزالة الملوثات دون إتلاف الركيزة؟
▷ جهاز التنظيف بالليزر
ممارسات التنظيف بالليزر
• قالب حقن التنظيف بالليزر
• خشونة سطح الليزر
• قطعة أثرية للتنظيف بالليزر
• إزالة الطلاء بالليزر…
التنظيف بالليزر في الاستخدام العملي
الأسئلة الشائعة
نعم، إنها آمنة تمامًا. يكمن السر في اختلاف معدلات امتصاص الليزر: تعكس المادة الأساسية أكثر من 95% من طاقة الليزر، ولا تمتص سوى القليل من الحرارة أو لا تمتصها على الإطلاق. بينما تمتص الملوثات (مثل الصدأ والطلاء) معظم الطاقة. وبفضل التحكم الدقيق بالنبضات، تستهدف هذه العملية المواد غير المرغوب فيها فقط، مما يجنب أي ضرر لبنية المادة الأساسية أو جودة سطحها.
يتعامل مع مجموعة واسعة من الملوثات الصناعية بكفاءة.
- الصدأ والأكاسيد والتآكل على الأسطح المعدنية.
- الطلاء والطلاءات والأغشية الرقيقة من قطع العمل.
- الزيوت والشحوم والبقع في عمليات قولبة الحقن.
- بقايا اللحام والنتوءات الصغيرة قبل/بعد اللحام.
- لا يقتصر الأمر على المعادن فحسب، بل يعمل أيضًا على بعض الأسطح غير المعدنية للملوثات الخفيفة.
إنه أكثر ملاءمة للبيئة من التنظيف الكيميائي أو الميكانيكي.
- لا يحتوي على مذيبات كيميائية (يتجنب تلوث التربة/المياه) أو مواد استهلاكية كاشطة (يقلل من النفايات).
- تتكون النفايات في الغالب من مسحوق صلب صغير أو دخان ضئيل، ومن السهل جمعها عن طريق أجهزة شفط الدخان.
- يستخدم الكهرباء فقط - لا يحتاج إلى التخلص من النفايات الخطرة، ويتوافق مع المعايير البيئية الصناعية الصارمة.
وقت النشر: ٨ يوليو ٢٠٢٢