التنظيف الصناعي بالليزر هو عملية تسليط شعاع ليزر على سطح صلب لتنظيفه وإزالة المواد غير المرغوب فيها. ونظرًا للانخفاض الكبير في سعر مصدر ليزر الألياف خلال السنوات القليلة الماضية، فإن أجهزة التنظيف بالليزر - المصممة لمساعدة المستخدمين على التنظيف بكفاءة عالية - تلبي متطلبات السوق المتزايدة وتتوسع تطبيقاتها لتشمل مجالات مثل تنظيف عمليات قولبة الحقن، وإزالة الأغشية الرقيقة أو الأوساخ من الأسطح كالزيوت والشحوم، وغيرها الكثير. سنتناول في هذه المقالة المواضيع التالية:
قائمة المحتويات(انقر للوصول السريع ⇩)
عملية التنظيف بالليزر.
في ثمانينيات القرن الماضي، اكتشف العلماء أنه عند تسليط طاقة ليزر عالية التركيز على سطح المعدن الصدئ، تخضع المادة المُشعَّعة لسلسلة من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية المعقدة، مثل الاهتزاز والانصهار والتسامي والاحتراق. ونتيجةً لذلك، تُزال الملوثات من سطح المادة. تُعرف هذه الطريقة البسيطة والفعّالة للتنظيف بالتنظيف بالليزر، والتي حلت تدريجيًا محل طرق التنظيف التقليدية في العديد من المجالات، لما لها من مزايا عديدة، مما يُبشّر بآفاق واعدة للمستقبل.
كيف تعمل أجهزة التنظيف بالليزر؟
آلة تنظيف بالليزر
تتكون أجهزة التنظيف بالليزر من أربعة أجزاء:مصدر ليزر الألياف (ليزر مستمر أو نبضي)، لوحة التحكم، مسدس الليزر المحمول، ومبرد المياه ذو درجة الحرارة الثابتةتعمل لوحة التحكم في التنظيف بالليزر كعقل الآلة بأكملها وتعطي الأمر لمولد ليزر الألياف ومسدس الليزر المحمول باليد.
يُنتج مولد الليزر الليفي ضوء ليزر عالي التركيز، يُمرر عبر الألياف الموصلة إلى مسدس الليزر المحمول. يقوم الجلفانومتر الماسح، أحادي المحور أو ثنائي المحور، المُثبت داخل مسدس الليزر، بعكس طاقة الضوء إلى طبقة الأوساخ على قطعة العمل. وبفضل مزيج من التفاعلات الفيزيائية والكيميائية، تتم إزالة الصدأ والطلاء والأوساخ الدهنية وطبقة الطلاء وغيرها من الملوثات بسهولة.
دعونا نتناول هذه العملية بمزيد من التفصيل. التفاعلات المعقدة المصاحبة لاستخداماهتزاز نبضات الليزر, التمدد الحراريمن الجسيمات المشعة،التحلل الضوئي الجزيئيتغير الطور، أوعملهم المشتركللتغلب على قوة الالتصاق بين الأوساخ وسطح قطعة العمل، يتم تسخين المادة المستهدفة (الطبقة السطحية المراد إزالتها) بسرعة عن طريق امتصاص طاقة شعاع الليزر، مما يؤدي إلى عملية التسامي، وبالتالي اختفاء الأوساخ من السطح وتحقيق نتيجة التنظيف. ونتيجة لذلك، لا يمتص سطح الركيزة أي طاقة، أو يمتص طاقة ضئيلة جدًا، فلا يلحق ضوء ليزر الألياف أي ضرر به.
تعرف على المزيد حول بنية ومبدأ عمل جهاز التنظيف بالليزر المحمول
ثلاثة ردود فعل للتنظيف بالليزر
1. التسامي
يختلف التركيب الكيميائي للمادة الأساسية عن تركيب المادة الملوثة، وكذلك معدل امتصاص الليزر. تعكس المادة الأساسية أكثر من 95% من ضوء الليزر دون أي ضرر، بينما تمتص المادة الملوثة معظم طاقة الليزر وتصل إلى درجة حرارة التسامي.
مخطط آلية التنظيف بالليزر
2. التمدد الحراري
تمتص جزيئات الملوثات الطاقة الحرارية وتتمدد بسرعة حتى تنفجر. يتغلب تأثير الانفجار على قوة التماسك (قوة التجاذب بين المواد المختلفة)، وبالتالي تنفصل جزيئات الملوثات عن سطح المعدن. ولأن مدة إشعاع الليزر قصيرة جدًا، فإنه يُحدث تسارعًا فوريًا هائلاً لقوة الصدمة الانفجارية، وهو ما يكفي لتوفير تسارع كافٍ للجزيئات الدقيقة لتتحرك بعيدًا عن سطح المعدن.
مخطط تفاعل قوة التنظيف بالليزر النبضي
3. اهتزاز نبضات الليزر
إن عرض نبضة شعاع الليزر ضيق نسبيًا، لذا فإن العمل المتكرر للنبضة سيخلق اهتزازًا فوق صوتي لتنظيف قطعة العمل، وستؤدي موجة الصدمة إلى تفتيت جزيئات الملوثات.
آلية تنظيف شعاع الليزر النبضي
مزايا آلة تنظيف الألياف الليزرية
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 ذو حجم صغير، ويسهل جمعه وإعادة تدويره.
✔يسهل التخلص من الدخان والرماد الناتجين عن ليزر الألياف بواسطة جهاز شفط الأبخرة، وهما لا يشكلان خطراً على صحة الإنسان.
✔تنظيف بدون تلامس، بدون مواد متبقية، بدون تلوث ثانوي
✔تنظيف المنطقة المستهدفة فقط (الصدأ، الزيت، الطلاء، الطبقة الواقية) لن يضر بسطح المادة الأساسية
✔الكهرباء هي الاستهلاك الوحيد، وتكاليف التشغيل والصيانة منخفضة.
✔مناسب للأسطح التي يصعب الوصول إليها والهياكل المعقدة للقطع الأثرية
✔يُعدّ روبوت التنظيف بالليزر التلقائي خيارًا إضافيًا، ليحل محل الروبوتات الاصطناعية.
لإزالة الملوثات مثل الصدأ والعفن والطلاء والملصقات الورقية والبوليمرات والبلاستيك أو أي مادة سطحية أخرى، تتطلب الطرق التقليدية - كالتنظيف بالرمل والحفر الكيميائي - معالجةً وتخلصًا متخصصين من المواد، وقد تكون شديدة الخطورة على البيئة والعاملين في بعض الأحيان. يوضح الجدول أدناه الفروقات بين التنظيف بالليزر وطرق التنظيف الصناعية الأخرى.
| التنظيف بالليزر | التنظيف الكيميائي | التلميع الميكانيكي | التنظيف بالثلج الجاف | التنظيف بالموجات فوق الصوتية | |
| طريقة التنظيف | ليزر، بدون تلامس | مذيب كيميائي، اتصال مباشر | ورق صنفرة، اتصال مباشر | ثلج جاف، بدون تلامس | منظف، للتلامس المباشر |
| أضرار مادية | No | نعم، ولكن نادراً ما يحدث ذلك | نعم | No | No |
| كفاءة التنظيف | عالي | قليل | قليل | معتدل | معتدل |
| استهلاك | كهرباء | مذيب كيميائي | ورق صنفرة / عجلة صنفرة | الثلج الجاف | منظف مذيب |
| نتيجة التنظيف | النظافة | عادي | عادي | ممتاز | ممتاز |
| الأضرار البيئية | صديق للبيئة | ملوث | ملوث | صديق للبيئة | صديق للبيئة |
| عملية | بسيط وسهل التعلم | إجراء معقد، يتطلب مشغلًا ماهرًا | مطلوب مشغل ماهر | بسيط وسهل التعلم | بسيط وسهل التعلم |
البحث عن طريقة مثالية لإزالة الملوثات دون إتلاف الركيزة
▷ آلة تنظيف بالليزر
ممارسات التنظيف بالليزر
• تنظيف قوالب الحقن 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 إلا القليل من الحرارة أو لا تمتصها على الإطلاق. أما الملوثات (كالصدأ والطلاء) فتمتص معظم الطاقة. وبفضل التحكم الدقيق في النبضات، تستهدف هذه العملية المواد غير المرغوب فيها فقط، متجنبةً أي ضرر لبنية المادة الأساسية أو جودة سطحها.
يتعامل هذا الجهاز بكفاءة مع مجموعة واسعة من الملوثات الصناعية.
- الصدأ والأكاسيد والتآكل على الأسطح المعدنية.
- الدهانات 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 فقط، بل يعمل أيضاً على بعض الأسطح غير المعدنية لإزالة الملوثات الخفيفة.
إنها أكثر صداقة للبيئة بكثير من التنظيف الكيميائي أو الميكانيكي.
- لا يستخدم مذيبات كيميائية (يتجنب تلوث التربة/المياه) أو مواد استهلاكية كاشطة (يقلل من النفايات).
- تتكون النفايات بشكل رئيسي من مسحوق صلب صغير أو دخان ضئيل، وهو ما يسهل جمعه عبر أجهزة شفط الأبخرة.
- لا يستخدم إلا الكهرباء - لا حاجة للتخلص من النفايات الخطرة، مما يجعله متوافقًا مع المعايير البيئية الصناعية الصارمة.
تاريخ النشر: 8 يوليو 2022