Làm sạch bằng laser công nghiệp là quá trình chiếu chùm tia laser lên bề mặt rắn để làm sạch và loại bỏ các chất không mong muốn. Vì giá thành của nguồn laser sợi quang đã giảm mạnh trong vài năm gần đây, các thiết bị làm sạch bằng laser – được thiết kế để giúp người dùng làm sạch hiệu quả – đáp ứng ngày càng nhiều nhu cầu thị trường và triển vọng ứng dụng rộng rãi, chẳng hạn như làm sạch trong quá trình ép phun, loại bỏ màng mỏng hoặc bề mặt như dầu mỡ, và nhiều ứng dụng khác. Trong bài viết này, chúng ta sẽ đề cập đến các chủ đề sau:
Danh mục nội dung(nhấp chuột để tìm nhanh ⇩)
Làm sạch bằng laser là gì?
Theo truyền thống, để loại bỏ rỉ sét, sơn, oxit và các chất gây ô nhiễm khác khỏi bề mặt kim loại, người ta thường sử dụng phương pháp làm sạch cơ học, làm sạch hóa học hoặc làm sạch bằng sóng siêu âm. Tuy nhiên, việc áp dụng các phương pháp này rất hạn chế về mặt môi trường và yêu cầu độ chính xác cao.
Quy trình làm sạch bằng laser.
Vào những năm 80, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng khi chiếu năng lượng laser cường độ cao lên bề mặt kim loại bị gỉ, chất được chiếu xạ sẽ trải qua một loạt các phản ứng vật lý và hóa học phức tạp như rung động, nóng chảy, thăng hoa và cháy. Kết quả là, các chất gây ô nhiễm được loại bỏ khỏi bề mặt vật liệu. Phương pháp làm sạch đơn giản nhưng hiệu quả này được gọi là làm sạch bằng laser, và nó đã dần thay thế các phương pháp làm sạch truyền thống trong nhiều lĩnh vực với nhiều ưu điểm riêng, cho thấy triển vọng rộng mở trong tương lai.
Máy làm sạch bằng laser hoạt động như thế nào?
Máy làm sạch bằng laser
Máy làm sạch bằng laser bao gồm bốn bộ phận:Nguồn laser sợi quang (laser liên tục hoặc xung), bảng điều khiển, súng laser cầm tay và bộ làm lạnh nước giữ nhiệt độ ổn định.Bo mạch điều khiển làm sạch bằng laser đóng vai trò là bộ não của toàn bộ máy và đưa ra các lệnh cho máy phát laser sợi quang và súng laser cầm tay.
Máy phát laser sợi quang tạo ra ánh sáng laser có độ tập trung cao, được truyền qua môi trường dẫn điện là sợi quang đến súng laser cầm tay. Bộ quét điện kế, có thể là đơn trục hoặc lưỡng trục, được lắp ráp bên trong súng laser sẽ phản chiếu năng lượng ánh sáng lên lớp bụi bẩn trên vật cần làm sạch. Nhờ sự kết hợp của các phản ứng vật lý và hóa học, rỉ sét, sơn, bụi bẩn dầu mỡ, lớp phủ và các chất gây ô nhiễm khác được loại bỏ dễ dàng.
Chúng ta hãy đi sâu hơn vào quy trình này. Các phản ứng phức tạp liên quan đến việc sử dụng...rung động xung laser, sự giãn nở nhiệtcủa các hạt bị chiếu xạ,phân hủy quang học phân tửsự thay đổi pha, hoặchành động phối hợp của họĐể khắc phục lực liên kết giữa bụi bẩn và bề mặt của vật liệu cần gia công, vật liệu mục tiêu (lớp bề mặt cần loại bỏ) được làm nóng nhanh chóng bằng cách hấp thụ năng lượng của chùm tia laser và đáp ứng các yêu cầu thăng hoa, nhờ đó bụi bẩn trên bề mặt biến mất để đạt được kết quả làm sạch. Do đó, bề mặt chất nền hấp thụ ZERO năng lượng, hoặc rất ít năng lượng, nên ánh sáng laser sợi quang sẽ không gây hư hại gì cho nó.
Tìm hiểu thêm về cấu trúc và nguyên lý hoạt động của máy làm sạch bằng laser cầm tay.
Ba phản ứng của quá trình làm sạch bằng laser
1. Thăng hoa
Thành phần hóa học của vật liệu nền và chất gây ô nhiễm khác nhau, và do đó tỷ lệ hấp thụ tia laser cũng khác nhau. Chất nền phản xạ hơn 95% ánh sáng laser mà không bị hư hại, trong khi chất gây ô nhiễm hấp thụ phần lớn năng lượng laser và đạt đến nhiệt độ thăng hoa.
Sơ đồ cơ chế làm sạch bằng laser
2. Sự giãn nở nhiệt
Các hạt ô nhiễm hấp thụ năng lượng nhiệt và giãn nở nhanh chóng đến điểm nổ. Tác động của vụ nổ vượt qua lực bám dính (lực hút giữa các chất khác nhau), do đó các hạt ô nhiễm bị tách ra khỏi bề mặt kim loại. Vì thời gian chiếu xạ laser rất ngắn, nó có thể ngay lập tức tạo ra gia tốc lớn của lực tác động nổ, đủ để tạo ra gia tốc cần thiết cho các hạt mịn di chuyển khỏi lớp bám dính của vật liệu nền.
Sơ đồ tương tác lực làm sạch bằng laser xung
3. Dao động xung laser
Độ rộng xung của chùm tia laser tương đối hẹp, do đó, sự lặp lại của xung sẽ tạo ra rung động siêu âm để làm sạch vật cần gia công, và sóng xung kích sẽ phá vỡ các hạt chất gây ô nhiễm.
Cơ chế làm sạch bằng chùm tia laser xung
Ưu điểm của máy làm sạch bằng laser sợi quang
Vì phương pháp làm sạch bằng laser không cần sử dụng dung môi hóa học hay các vật tư tiêu hao khác, nên nó thân thiện với môi trường, an toàn khi vận hành và có nhiều ưu điểm:
✔Bột hàn chủ yếu là chất thải sau quá trình làm sạch, khối lượng nhỏ, dễ thu gom và tái chế.
✔Khói và tro bụi do laser sợi quang tạo ra rất dễ dàng được hút ra ngoài bằng máy hút khói, và không gây hại cho sức khỏe con người.
✔Làm sạch không tiếp xúc, không để lại chất tẩy rửa dư thừa, không gây ô nhiễm thứ cấp.
✔Chỉ làm sạch bề mặt cần xử lý (gỉ sét, dầu mỡ, sơn, lớp phủ) sẽ không làm hỏng bề mặt vật liệu nền.
✔Điện là nguồn tiêu thụ điện duy nhất, chi phí vận hành và bảo trì thấp.
✔Thích hợp cho các bề mặt khó tiếp cận và cấu trúc hiện vật phức tạp.
✔Robot làm sạch bằng laser tự động là tùy chọn, thay thế cho người lao động.
Để loại bỏ các chất gây ô nhiễm như rỉ sét, nấm mốc, sơn, nhãn giấy, polyme, nhựa hoặc bất kỳ vật liệu bề mặt nào khác, các phương pháp truyền thống – phun cát và khắc hóa học – đòi hỏi việc xử lý và thải bỏ vật liệu chuyên dụng và đôi khi có thể cực kỳ nguy hiểm đối với môi trường và người vận hành. Bảng dưới đây liệt kê sự khác biệt giữa làm sạch bằng laser và các phương pháp làm sạch công nghiệp khác.
| Làm sạch bằng laser | Làm sạch bằng hóa chất | Đánh bóng cơ học | Vệ sinh bằng đá khô | Làm sạch bằng sóng siêu âm | |
| Phương pháp làm sạch | Laser, không tiếp xúc | Dung môi hóa học, tiếp xúc trực tiếp | Giấy nhám, tiếp xúc trực tiếp | Đá khô, không tiếp xúc | Chất tẩy rửa, tiếp xúc trực tiếp |
| Thiệt hại vật chất | No | Có, nhưng hiếm khi | Đúng | No | No |
| Hiệu quả làm sạch | Cao | Thấp | Thấp | Vừa phải | Vừa phải |
| Sự tiêu thụ | Điện | Dung môi hóa học | Giấy nhám/ Bánh mài | Đá khô | Dung môi tẩy rửa |
| Kết quả làm sạch | sự sạch sẽ | thường xuyên | thường xuyên | xuất sắc | xuất sắc |
| Thiệt hại môi trường | Thân thiện với môi trường | Ô nhiễm | Ô nhiễm | Thân thiện với môi trường | Thân thiện với môi trường |
| Hoạt động | Đơn giản và dễ học | Quy trình phức tạp, yêu cầu người vận hành có tay nghề cao. | Cần tuyển người vận hành lành nghề | Đơn giản và dễ học | Đơn giản và dễ học |
Tìm kiếm phương pháp lý tưởng để loại bỏ chất gây ô nhiễm mà không làm hư hại bề mặt.
▷ Máy làm sạch bằng laser
Các phương pháp làm sạch bằng laser
• Khuôn ép phun được làm sạch bằng laser
• Độ nhám bề mặt laser
• Vật phẩm được làm sạch bằng laser
• Tẩy sơn bằng laser…
Ứng dụng thực tiễn của công nghệ làm sạch bằng laser
Câu hỏi thường gặp
Vâng, nó hoàn toàn an toàn. Mấu chốt nằm ở tỷ lệ hấp thụ laser khác nhau: vật liệu nền phản xạ hơn 95% năng lượng laser, hấp thụ rất ít hoặc không hấp thụ nhiệt. Thay vào đó, các chất gây ô nhiễm (gỉ sét, sơn) hấp thụ phần lớn năng lượng. Được hỗ trợ bởi khả năng kiểm soát xung chính xác, quy trình này chỉ nhắm mục tiêu vào các chất không mong muốn, tránh gây hư hại cho cấu trúc hoặc chất lượng bề mặt của vật liệu nền.
Nó xử lý hiệu quả nhiều loại chất gây ô nhiễm công nghiệp.
- Gỉ sét, oxit và sự ăn mòn trên bề mặt kim loại.
- Sơn, lớp phủ và màng mỏng từ các chi tiết gia công.
- Dầu mỡ và các vết bẩn trong quá trình ép phun.
- Dư lượng hàn và các gờ nhỏ trước/sau khi hàn.
- Nó không chỉ giới hạn ở kim loại mà còn có tác dụng trên một số bề mặt phi kim loại đối với các chất bẩn nhẹ.
Phương pháp này thân thiện với môi trường hơn nhiều so với việc làm sạch bằng hóa chất hoặc cơ học.
- Không sử dụng dung môi hóa học (tránh ô nhiễm đất/nước) hoặc vật liệu tiêu hao có tính mài mòn (giảm thiểu chất thải).
- Chất thải chủ yếu là dạng bột rắn nhỏ hoặc khói rất ít, dễ dàng thu gom bằng máy hút khói.
- Chỉ sử dụng điện năng—không cần xử lý chất thải nguy hại, tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường công nghiệp nghiêm ngặt.
Thời gian đăng bài: 08/07/2022