På 1980-talet ställde den snabba utvecklingen av halvledarindustrin högre krav på reningstekniken för förorenade partiklar på ytan av kiselwafermasker. Nyckelpunkten är att övervinna den stora adsorptionskraften mellan de förorenade partiklarna och substratet. Traditionell kemisk rengöring, mekanisk rengöring och ultraljudsrengöringsmetoder kan inte tillgodose behoven, medan laserrengöring kan lösa sådana föroreningsproblem, och relaterad forskning och tillämpningar har snabbt utvecklats. 1987 fanns den första patentansökan för laserrengöring.
Efter att ha gått in på 1990-talet, Zapka et al. framgångsrikt tillämpat laserrengöringsteknik på halvledartillverkningsprocesser, avlägsnande av mikropartiklar på maskytan och uppnått den tidiga tillämpningen av laserrengöringsteknik inom industriområdet. 1995 lyckades forskare rengöra färg på flygplanskroppar med en 2kW TEA-CO2-laser. Efter att ha gått in i 2000-talet, med den snabba utvecklingen av ultrakorta pulslasrar, har forskningen och tillämpningen av laserrengöringsteknik hemma och utomlands gradvis ökat, med fokus på rengöring av metallytor. Typiska applikationer utomlands inkluderar borttagning av kroppsfärg på flygplan, borttagning av oljefläckar på formytan, avlägsnande av inre kolavlagringar i motorn och rengöring av fogar före svetsning.
Stål används mest inom industrin, såsom bilsvetsning, skeppsbyggnad, målning och tillverkning av turbinblad. Laserrengöringsteknik kan ta bort rost, färg och smuts från ytan på stålkomponenter, vilket säkerställer svetskvalitet och målningseffekt. Laserrengöringsteknik användes för att rengöra ytan på marina kolstålplattor före svetsning. Forskningsresultaten visade att arbetshastigheten för laserrengöring kan ökas till 1000 mm/min genom att öka medeleffekten eller öka laserljuskällan. Mekanismen för laserablation inkluderar fysiska och kemiska effekter och elastiska vibrationseffekter.
Med olika laserenergitäthet har de två effekterna olika grad av inverkan på rengöringsmekanismen. Den dämpande oscillationsutbredningslagen för laserinducerad plasmachockvåg i material hittades, och ett onlineövervakningssystem för laserreningsprocessen etablerades. Sambandet mellan oxidavlägsningsgrad, plasmaljusintensitet och ljudvågslängd fastställdes. Förutom att helt ta bort ytrost kan laser även bilda ett mycket tunt härdande lager på underlagets yta. Härdskiktet kan effektivt förbättra hårdheten på kolstålsytan, spela en ytförstärkande roll och i viss mån skydda kolstålet.
Laserrengöringsteknik kan inte bara appliceras på ytrengöring av aluminiumlegering före svetsning, utan även på ytbehandling före aluminiumlegeringslimning. Liknande studier har jämfört effekterna av lågtrycksplasmabehandling och laserrengöring på skjuvhållfastheten hos limfogar. Resultaten visar att den genomsnittliga skjuvhållfastheten för laserrengöringsprover är 19,35 MPa, vilket är cirka 5 MPa högre än för plasmabehandling.
Vid laserrengöring är det nödvändigt att välja lämpliga parametrar som laservåglängd, pulsbredd och pulsfrekvens baserat på olika rengöringsobjekt. Den stora majoriteten av inhemsk och utländsk forskning om laserrening av beläggningar och små partiklar har valt nanosekundpulsfiberlasrar med en våglängd på 1064nm. Det finns dock en signifikant skillnad i laserpulsfrekvensen mellan de två. Den förra har en pulsfrekvens på flera tusen till flera tiotals kilohertz, och ytjämnheten efter rengöring kan nå 1 μ. Den senare är koncentrerad i intervallet några till flera tiotals hertz, med en borttagningshastighet på över 90 procent .
Inhemska forskare har utfört forskning inom området laserrengöring relativt sent, tillsammans med de höga kostnaderna för själva kortpulslasrar, som kräver högre rengöringseffektivitet för att uppnå högt värde i praktiska tillämpningar. Därför finns det för närvarande väldigt få relaterade applikationer. Under de senaste åren har vissa universitet, forskningsinstitut och företag i Kina successivt utfört forskning om tillämpningen av laserrengöringsteknik inom industriområdet och har också tillverkat laserrengöringsutrustning.
China Academy of Engineering Physics har utfört forskning om avlägsnande av mögelsläppmedel för däckformar, färgborttagning av flygplansvingar och radomer (kompositmaterial) och pansarpansar samt rostborttagning av marina delar. Suzhou University har bedrivit forskning om rostborttagning av fordonsvolutter, spårunderhåll och borttagning av smuts och avlägsnande av kalk av isolerande porslinsflaskor.
Ovanstående sammanfattar den aktuella forskningsstatusen för laserrengöring hemma och utomlands. I termer av teori och teknik, även om ett stort antal experiment har utförts inom processforskningen av laserrengöring både nationellt och internationellt, är teori- och mekanismforskningen för laserrengöring fortfarande ofullständig. Även om relevanta fysiska modeller har etablerats har dessa modeller fortfarande betydande begränsningar. När det gäller praktisk tillämpning finns det en betydande klyfta mellan Kina och främmande länder.
Om HGTECH
HGTECH är pionjären och ledaren för industriell laserapplikation i Kina och den auktoritativa leverantören av globala laserbehandlingslösningar. Vi planerar heltäckande konstruktionen av intelligent laserutrustning, mätnings- och automationsproduktionslinjer och smarta fabriker för att tillhandahålla en helhetslösning för intelligent tillverkning.
Vi förstår djupt utvecklingstrenden inom tillverkningsindustrin, berikar ständigt produkter och lösningar, ansluter oss till att utforska integrationen av automation, informatisering, intelligens och tillverkningsindustri och förser olika industrier med laserskärningssystem, lasersvetssystem, lasermärkningsserier, lasertexturering komplett utrustning, laservärmebehandlingssystem, laserborrmaskiner, lasrar och olika stödanordningar Den övergripande planen för konstruktion av speciell laserbearbetningsutrustning och plasmaskärningsutrustning, samt automatiska produktionslinjer och smarta fabriker.
