産業用レーザー洗浄とは、固体表面にレーザービームを照射し、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、レーザー洗浄を効率的に行うために設計されたレーザークリーナーは、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。
コンテンツリスト（クリックするとすぐに見つかります⇩）
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エネルギーを照射すると、照射された物質が振動、溶融、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、汚染物質が材料表面から剥離されます。このシンプルでありながら効率的な洗浄方法こそがレーザー洗浄であり、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備え、将来への大きな展望を示しています。
レーザークリーナーはどのように機能しますか?
レーザー洗浄機
レーザークリーナーは4つの部分で構成されています。ファイバーレーザー光源（連続またはパルスレーザー）、制御盤、ハンドヘルドレーザーガン、恒温水チラーレーザークリーニング制御ボードは、マシン全体の頭脳として機能し、ファイバーレーザージェネレータとハンドヘルドレーザーガンに命令を出します。
ファイバーレーザー発生器は高集光レーザー光を生成し、伝導媒体であるファイバーを通してハンドヘルドレーザーガンへと送ります。レーザーガン内に組み込まれた一軸または二軸の走査型ガルバノメータは、光エネルギーをワークピースの汚れ層に反射します。物理的反応と化学反応を組み合わせることで、錆、塗装、油汚れ、コーティング層などの汚れを容易に除去できます。
このプロセスについてもう少し詳しく説明しましょう。レーザーパルス振動, 熱膨張照射された粒子の分子の光分解相変化、または彼らの共同行動汚れとワーク表面との間の結合力を克服します。対象物（除去対象の表面層）はレーザー光のエネルギーを吸収することで急速に加熱され、昇華の要件を満たすため、表面の汚れが消失し、洗浄効果が得られます。そのため、基板表面はエネルギーを全く吸収しないか、ごくわずかであるため、ファイバーレーザー光による損傷は全く発生しません。
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知る
レーザー洗浄の3つの反応
1. 昇華
基材と汚染物質の化学組成は異なり、レーザーの吸収率も異なります。基材はレーザー光の95%以上を反射し、損傷を与えません。一方、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。
レーザークリーニング機構図
2. 熱膨張
汚染粒子は熱エネルギーを吸収し、急速に膨張して破裂点に達します。爆発の衝撃は付着力（異なる物質間の引力）を克服し、汚染粒子は金属表面から剥離します。レーザー照射時間は非常に短いため、爆発衝撃力の大きな加速を瞬時に発生させ、微粒子を母材の付着物から剥離させるのに十分な加速力を与えます。
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
レーザービームのパルス幅は比較的狭いため、パルスの繰り返し動作により超音波振動が発生し、ワークピースが洗浄され、衝撃波により汚染粒子が粉砕されます。
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、次のような多くの利点があります。
✔ソルダーパウダーは主に洗浄後の廃棄物であり、体積が小さく、収集とリサイクルが容易です。
✔ファイバーレーザーによって生成された煙と灰は、排気装置によって簡単に排出され、人体にも害を及ぼしません。
✔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）のみを洗浄するため、基板表面を損傷しません。
✔消費は電気のみ、ランニングコストとメンテナンスコストが低い
✔届きにくい表面や複雑なアーティファクト構造に適しています
✔自動レーザー洗浄ロボットはオプションで、人工の
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となり、環境や作業者にとって非常に危険な場合があります。以下の表は、レーザー洗浄と他の産業用洗浄方法の違いを示しています。
| レーザークリーニング | 化学洗浄 | 機械研磨 | ドライアイス洗浄 | 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、直接接触型 |
| 物的損害 | No | はい、でも稀です | はい | No | No |
| 清掃効率 | 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 | 溶剤洗剤 |
| 洗浄結果 | 汚れのない | 通常 | 通常 | 素晴らしい | 素晴らしい |
| 環境破壊 | 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 | シンプルで簡単に学べる | 複雑な手順、熟練したオペレーターが必要 | 熟練したオペレーターが必要 | シンプルで簡単に学べる | シンプルで簡単に学べる |
基板にダメージを与えずに汚染物質を除去する理想的な方法を探る
▷レーザー洗浄機
レーザー洗浄の実践
• レーザー洗浄射出成形金型
• レーザー表面粗さ
• レーザークリーニングアーティファクト
• レーザー塗装除去…
レーザー洗浄の実用化
よくある質問
はい、完全に安全です。重要なのは、レーザー吸収率の違いです。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、あるいは全く吸収しません。一方、汚染物質（錆、塗料）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ターゲットにし、基材の構造や表面品質への損傷を防ぎます。
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。
- ワークピースからの塗料、コーティング、および薄膜。
- 射出成形工程における油、グリース、汚れ。
- 溶接前および溶接後の溶接残渣および小さなバリ。
- 金属に限らず、軽度の汚染物質については特定の非金属表面でも効果があります。
化学洗浄や機械洗浄よりもはるかに環境に優しいです。
- 化学溶剤は使用していません (土壌/水質汚染を回避)、研磨性消耗品は使用していません (廃棄物を削減)。
- 廃棄物は主に小さな固形粉末または少量の煙であり、煙抽出装置で簡単に収集できます。
- 電気のみを使用するため、危険な廃棄物を処分する必要がなく、厳しい産業環境基準に準拠しています。
投稿日時: 2022年7月8日