¿Cuál es el principio de la máquina de limpieza láser y los factores que afectan el efecto?

La limpieza láser es un método eficaz para eliminar partículas sucias y capas de películas de diferentes materiales y tamaños en superficies sólidas. A través del alto brillo y el buen láser direccional continuo o pulsado, a través del enfoque óptico y la conformación del punto para formar una forma de punto específica y una distribución de energía del rayo láser, irradiado a la superficie del material contaminado que necesita ser limpiado, el material contaminante adherido absorbe la energía del láser, producirá vibración, fusión, combustión e incluso gasificación y una serie de complejos procesos físicos y químicos. Y finalmente, elimine los contaminantes de la superficie del material, incluso si el láser actúa sobre la superficie limpia, la mayoría de ellos se reflejan, sin causar daños al sustrato, para lograr el efecto de limpieza.

La limpieza con láser se puede clasificar según diferentes estándares de clasificación. Por ejemplo, si la superficie del sustrato está cubierta con una película líquida en el proceso de limpieza con láser se divide en limpieza con láser en seco y limpieza con láser en húmedo. El primero es la irradiación directa del láser sobre la superficie del contaminante y el segundo requiere la aplicación de humedad o una película líquida sobre la superficie de limpieza del láser. La eficiencia de la limpieza con láser húmedo es alta, pero la limpieza con láser húmedo requiere el recubrimiento manual de una película líquida, por lo que la composición de la película líquida no puede cambiar las propiedades del material de la matriz en sí. Por lo tanto, en comparación con la tecnología de limpieza por láser en seco, el rango de aplicación de la limpieza por láser en húmedo tiene ciertas limitaciones. La limpieza con láser en seco es el método de limpieza con láser más utilizado, que utiliza un rayo láser para irradiar directamente la superficie de la pieza de trabajo para eliminar partículas y películas.

El principio básico de la limpieza en seco con láser es que después de que el láser irradia las partículas y el sustrato del material, la energía luminosa absorbida se convierte en energía térmica en un instante, provocando la expansión térmica instantánea de las partículas o del sustrato o de ambos al mismo tiempo. al mismo tiempo, y la aceleración se genera instantáneamente entre las partículas y el sustrato. La fuerza generada por la aceleración supera la fuerza de adsorción entre la partícula y el sustrato y hace que la partícula escape de la superficie del sustrato.

Según los diferentes métodos de absorción de la limpieza en seco con láser, la limpieza en seco con láser se puede dividir principalmente en las dos formas siguientes:

1. Para partículas de polvo con un punto de fusión mayor que el material base (o con una gran diferencia en la tasa de absorción del láser): la irradiación del láser de absorción de partículas es más fuerte que la absorción del sustrato (a) o lo contrario (b), en este momento La energía de la luz del láser de absorción de partículas se convierte en energía térmica, lo que provoca la expansión térmica de la partícula, aunque la cantidad de expansión térmica es muy pequeña, pero la expansión térmica se produce en un período de tiempo muy corto, por lo que producirá una enorme aceleración instantánea. sobre el sustrato, mientras que el sustrato reacciona sobre la partícula. La fuerza supera la fuerza de unión entre sí y separa las partículas del sustrato. El diagrama esquemático es el siguiente:

2. Para suciedad con un punto de ebullición bajo: la suciedad de la superficie absorbe directamente la energía del láser, la ebullición instantánea a alta temperatura se evapora y la vaporización directa elimina la suciedad, como se muestra en la siguiente figura.

La limpieza en húmedo con láser también se conoce como limpieza con vapor con láser. En comparación con la limpieza en seco, la limpieza en húmedo se realiza en la superficie de la pieza de limpieza y tiene una capa delgada de una película líquida o una película mediana de unos pocos micrones de espesor, la película líquida aumenta la temperatura de la película líquida mediante irradiación láser. Instantáneamente y produce una gran cantidad de burbujas de reacción de gasificación. La fuerza de impacto generada por la explosión de gasificación supera la fuerza de adsorción entre las partículas y el sustrato. Según la partícula, la película líquida y el sustrato en el coeficiente de absorción de la longitud de onda del láser es diferente, la limpieza húmeda con láser se puede dividir en tres tipos.

1. El sustrato absorbe fuertemente la energía del láser.

Cuando el láser se irradia al sustrato y la película líquida, la absorción del láser por el sustrato es mucho mayor que la de la película líquida, por lo que se produce un fenómeno de gasificación explosiva en la interfaz entre el sustrato y la película líquida, como se muestra. en la figura siguiente. En teoría, cuanto más estrecho sea el tiempo del pulso, más fácil será el sobrecalentamiento en la unión, lo que resultará en un mayor impacto explosivo.

2. La película líquida absorbe fuertemente la energía del láser.

El principio de esta limpieza es que la película líquida absorbe la mayor parte de la energía del láser y se produce una gasificación explosiva en la superficie de la película líquida, como se muestra en la siguiente figura. En este momento, la eficiencia de la limpieza con láser no es tan buena como la absorción del sustrato, porque la fuerza del impacto de la explosión está en la superficie de la película líquida en este momento. Cuando el sustrato se absorbe, se producen burbujas y explosiones en la intersección del sustrato y la película líquida, y la fuerza de impacto de la explosión es más fácil de empujar las partículas lejos de la superficie del sustrato, por lo que el efecto de limpieza por absorción del sustrato es mejor.

3. Tanto el sustrato como la película líquida absorben la energía del láser.

En este momento, la eficiencia de limpieza es muy baja, después de la irradiación del láser a la película líquida, una parte de la energía del láser se absorbe, la energía se dispersa en toda la película líquida, la película líquida hierve y produce burbujas, y el resto La energía láser es absorbida por el sustrato después de pasar a través de la película líquida, como se muestra en la figura. Este método requiere más energía láser para producir burbujas hirviendo, lo que puede provocar una explosión. Entonces este método es muy ineficiente.

Cuando se utiliza el método de absorción del sustrato para la limpieza húmeda con láser, debido a que el sustrato absorbe la mayor parte de la energía del láser, la unión entre la película líquida y el sustrato se sobrecalentará y se generarán burbujas en la interfaz. En comparación con la limpieza en seco, el tipo húmedo utiliza la fuerza de impacto generada por la explosión de la burbuja de unión para lograr la limpieza con láser. Al mismo tiempo, se puede agregar una determinada sustancia química a la película líquida para reaccionar químicamente con partículas contaminantes para reducir la fuerza de adsorción entre las partículas y el material del sustrato, a fin de reducir el umbral de limpieza con láser. Por lo tanto, la limpieza en húmedo puede mejorar la eficiencia de la limpieza hasta cierto punto, pero al mismo tiempo existen ciertas dificultades: la introducción de una película líquida puede provocar nueva contaminación y el espesor de la película líquida es difícil de controlar.