工業用レーザー洗浄とは、固体表面にレーザー光を照射して、レーザーで洗浄を行い、不要な物質を除去するプロセスです。ファイバーレーザー光源の価格がここ数年で劇的に低下したため、レーザー洗浄機（ユーザーがレーザーで効率的に洗浄できるように設計されたもの）は、射出成形プロセスの洗浄、油やグリースなどの薄膜や表面の除去など、ますます幅広い市場ニーズと応用分野に対応しています。この記事では、以下のトピックを取り上げます。
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レーザー洗浄プロセス。
1980年代、科学者たちは、金属の錆びた表面に高濃度のレーザー光を照射すると、照射された物質が振動、融解、昇華、燃焼といった一連の複雑な物理化学反応を起こすことを発見しました。その結果、表面の汚染物質が除去されます。このシンプルながら効率的な洗浄方法はレーザー洗浄と呼ばれ、多くの分野で従来の洗浄方法に徐々に取って代わり、独自の多くの利点を持ち、将来に向けて大きな可能性を秘めています。
レーザークリーナーはどのように動作するのですか？
レーザー洗浄機
レーザークリーナーは4つの部品で構成されています。ファイバーレーザー光源（連続レーザーまたはパルスレーザー）、制御基板、ハンドヘルドレーザーガン、および定温水チラーレーザー洗浄制御基板は、機械全体の頭脳として機能し、ファイバーレーザー発生器とハンドヘルドレーザーガンに指令を出します。
ファイバーレーザー発生器は、高濃度のレーザー光を生成し、それを光ファイバーを通してハンドヘルドレーザーガンに送ります。レーザーガン内部に組み込まれた走査型ガルバノメーター（単軸または二軸）が、光エネルギーをワークピースの汚れ層に反射します。物理的および化学的反応の組み合わせにより、錆、塗料、油汚れ、コーティング層、その他の汚染物質が容易に除去されます。
このプロセスについてさらに詳しく見ていきましょう。レーザーパルス振動, 熱膨張照射された粒子の、分子光分解相変化、または彼らの共同行動汚れとワークピース表面との結合力を克服するため、対象材料（除去対象の表面層）はレーザー光のエネルギーを吸収して急速に加熱され、昇華の条件を満たすことで表面の汚れが除去され、洗浄効果が得られます。そのため、基材表面はエネルギーを全く吸収しないか、ごくわずかなエネルギーしか吸収しないため、ファイバーレーザー光による損傷は一切ありません。
ハンドヘルドレーザークリーナーの構造と原理について詳しくはこちらをご覧ください。
レーザー洗浄の3つの反応
1. 昇華
基材と汚染物質は化学組成が異なるため、レーザー光の吸収率も異なります。基材はレーザー光の95%以上を損傷なく反射するのに対し、汚染物質はレーザーエネルギーの大部分を吸収し、昇華温度に達します。
レーザー洗浄機構図
2. 熱膨張
汚染物質粒子は熱エネルギーを吸収して急速に膨張し、破裂する。爆発の衝撃は付着力（異なる物質間の引力）を克服し、汚染物質粒子は金属表面から剥離する。レーザー照射時間は非常に短いため、瞬時に大きな爆発衝撃力を発生させることができ、微粒子が基材の付着から剥離するのに十分な加速を与えることができる。
パルスレーザー洗浄力相互作用図
3. レーザーパルス振動
レーザー光のパルス幅は比較的狭いため、パルスの繰り返し作用によって超音波振動が発生し、ワークピースを洗浄するとともに、衝撃波によって汚染物質の粒子が粉砕される。
パルスレーザービーム洗浄機構
ファイバーレーザー洗浄機の利点
レーザー洗浄は化学溶剤やその他の消耗品を必要としないため、環境に優しく、安全に操作でき、多くの利点があります。
✔はんだ粉末は主に洗浄後の廃棄物であり、量が少なく、回収やリサイクルが容易である。
✔ファイバーレーザーから発生する煙や灰は、排煙装置で容易に排出でき、人体への悪影響は少ない。
✔非接触洗浄、残留媒体なし、二次汚染なし
✔対象物（錆、油、塗料、コーティング）のみを洗浄するだけで、基材表面を損傷することはありません。
✔電気代のみで、ランニングコストとメンテナンスコストが低い。
✔手の届きにくい表面や複雑な構造の遺物に適しています
✔自動レーザー清掃ロボットはオプションで、人手を置き換える
錆、カビ、塗料、紙ラベル、ポリマー、プラスチック、その他の表面材料などの汚染物質を除去する従来の方法（メディアブラストや化学エッチング）では、メディアの特殊な取り扱いと廃棄が必要であり、環境や作業者にとって非常に危険な場合もあります。以下の表は、レーザー洗浄と他の工業用洗浄方法の違いを示しています。
| レーザー洗浄 | 化学洗浄 | 機械研磨 | ドライアイスクリーニング | 超音波洗浄 | |
| 洗浄方法 | レーザー、非接触 | 化学溶剤、直接接触 | 研磨紙、直接接触 | ドライアイス、非接触 | 洗剤、直接接触 |
| 物的損害 | No | はい、でもめったにありません | はい | No | No |
| 洗浄効率 | 高い | 低い | 低い | 適度 | 適度 |
| 消費 | 電気 | 化学溶剤 | 研磨紙／研磨ホイール | ドライアイス | 溶剤系洗剤 |
| クリーニング結果 | 汚れのなさ | 通常 | 通常 | 素晴らしい | 素晴らしい |
| 環境被害 | 環境に優しい | 汚染された | 汚染された | 環境に優しい | 環境に優しい |
| 手術 | シンプルで学びやすい | 複雑な手順であり、熟練したオペレーターが必要です。 | 熟練したオペレーターが必要です | シンプルで学びやすい | シンプルで学びやすい |
基材を傷つけずに汚染物質を除去する理想的な方法を探しています
▷ レーザー洗浄機
レーザー洗浄方法
・レーザー洗浄による射出成形金型
・レーザー表面粗さ
・レーザー洗浄の成果物
・レーザーによる塗装除去…
レーザー洗浄の実践的な活用
よくある質問
はい、完全に安全です。その鍵はレーザー吸収率の違いにあります。基材はレーザーエネルギーの95%以上を反射し、熱をほとんど吸収しません。一方、汚染物質（錆、塗料など）はエネルギーの大部分を吸収します。精密なパルス制御により、このプロセスは不要な物質のみを標的とし、基材の構造や表面品質への損傷を一切回避します。
幅広い産業汚染物質を効率的に処理します。
- 金属表面の錆、酸化物、腐食。
- 加工物から得られる塗料、コーティング剤、および薄膜。
- 射出成形工程における油、グリース、および汚れ。
- 溶接前後の溶接残渣および小さなバリ。
- 金属に限らず、軽度の汚染物質であれば、特定の非金属表面にも効果を発揮します。
化学薬品や機械を使った洗浄よりもはるかに環境に優しい。
- 化学溶剤（土壌・水質汚染を回避）や研磨剤（廃棄物を削減）は一切使用しません。
- 廃棄物は主に小さな固形粉末またはごくわずかな煙であり、排煙装置で容易に回収できる。
- 電気のみを使用するため、有害廃棄物の処理は不要で、厳格な産業環境基準に準拠しています。
投稿日時：2022年7月8日