Un secolo dopo che il professor Theodore Harold Maiman ha inventato il primo laser a rubino al mondo, sono comparsi uno dopo l'altro laser che possono essere utilizzati in vari campi. L’applicazione della tecnologia laser ha portato al rapido sviluppo della scienza e della tecnologia nei campi della medicina, della produzione di apparecchiature, della misurazione di precisione e dell’ingegneria della rigenerazione, e ha accelerato il ritmo del progresso sociale.
Negli anni '80, sulle parti contaminate di alcuni oggetti venivano irradiati raggi laser e le sostanze irradiate subivano una serie di processi fisici e chimici come vibrazione, fusione, evaporazione e combustione. Gli inquinanti presenti sulla superficie col tempo si staccano dalla superficie degli oggetti, ottenendo la rimozione degli inquinanti. Da allora, le persone hanno iniziato a studiare la pulizia laser. Dopo decenni di sviluppo, la tecnologia di pulizia laser è passata dalla ricerca di laboratorio alle applicazioni di produzione e varie macchine per la pulizia laser sono gradualmente entrate nei ranghi delle moderne apparecchiature di produzione intelligenti.
1. Confronto tra la pulizia laser e i metodi di pulizia tradizionali
La tecnologia di pulizia laser si riferisce all'uso di impulsi laser ad alta frequenza e ad alta energia per irradiare la superficie del pezzo. Lo strato di rivestimento e lo strato di contaminazione possono assorbire istantaneamente l'energia laser focalizzata, facendo evaporare o staccare istantaneamente l'olio, la ruggine o il rivestimento sulla superficie e rimuovendo rapidamente ed efficacemente gli attacchi superficiali o i rivestimenti superficiali. Gli impulsi laser con un tempo di azione molto breve non danneggeranno il substrato metallico con parametri appropriati. La Figura 1 mostra i fenomeni microscopici della pulizia laser con diversi meccanismi di gassificazione e frammentazione da microimpatto.
Rispetto ai metodi di pulizia tradizionali, la pulizia laser presenta alcuni vantaggi che i metodi di pulizia tradizionali non possono ottenere. La pulizia laser è un metodo di pulizia senza contatto che provoca pochi danni al substrato. Presenta elevate caratteristiche di flessibilità, stabilità e automazione, buona qualità di pulizia, alta precisione e protezione ambientale. È un'attrezzatura di pulizia automatizzata "verde". La tabella 1 mette a confronto diversi metodi di pulizia.
2. Composizione del sistema di pulizia laser
Sebbene le attrezzature per la pulizia siano diverse, i componenti principali sono fondamentalmente simili, compreso il sistema di controllo computerizzato, il sistema laser, il sistema di regolazione del raggio, ecc., vedere la Figura 2. Inoltre, sono incluse anche alcune attrezzature di supporto: come il sistema di rimozione della polvere e di purificazione , manipolatore, spettrometro di rottura indotta da laser (LIBS), sistema di posizionamento visivo e sistema di imaging termico.
Durante la pulizia, il sistema informatico svolge un ruolo di comunicazione fondamentale, che controlla contemporaneamente il laser e il sistema di regolazione del percorso ottico. Il raggio laser viene trasmesso tramite fibra ottica ed entra nel sistema di regolazione del raggio. Dopo che il raggio è stato focalizzato, il diametro dello spot raggiunge una dimensione molto piccola e agisce regolarmente sulla superficie del pezzo da pulire.
3. Ampia applicazione della tecnologia di pulizia laser
La pulizia laser viene utilizzata come processo di pulizia nella produzione industriale, in grado di rimuovere efficacemente ruggine, sporco, vernice, depositi di carbonio e vari rivestimenti. È stato ampiamente utilizzato in vari campi come quello aerospaziale, dei veicoli ferroviari, della microelettronica, della protezione delle reliquie culturali e delle cure mediche, come mostrato nella Figura
4.Pulizia pre-saldatura e post-saldatura
La tecnologia di pulizia laser può essere ampiamente utilizzata nella pulizia pre-saldatura e post-saldatura di materiali metallici come leghe di alluminio, leghe di titanio, acciaio inossidabile e leghe ad alta temperatura, che possono prevenire efficacemente la generazione di difetti come inclusioni e pori. Dopo la saldatura può essere utilizzato anche per la pulizia ossidativa post-saldatura, in modo che lo strato di ossido generato durante il processo di saldatura possa essere nuovamente rimosso per ripristinare la lucentezza metallica.
La tecnologia di pulizia laser è stata utilizzata per pulire localmente la pellicola di ossido anodico della lega di alluminio e la piastra di prova di saldatura pulita è stata saldata di testa. La qualità della saldatura è stata valutata mediante rilevamento a raggi X e la struttura metallografica è stata osservata e analizzata. L'effetto della rimozione della pellicola di ossido sulle prestazioni della saldatura è stato testato mediante una prova di trazione a temperatura ambiente. Come mostrato nella Figura 4, i risultati mostrano che la pellicola di ossido anodico è stata accuratamente pulita, la resistenza alla trazione del giunto in lega di alluminio pulito mediante laser era di 298~303 MPa e l'allungamento a trazione a rottura era del 6,2%~6,5%. La gamma di prestazioni della saldatura pulita al laser era coerente con quella della saldatura raschiata meccanicamente. Gi
