3 مقارنات التطبيق والاختلافات بين آلة التنظيف بالليزر المستمر والنبضي

3 مقارنة التطبيقs والفرقs بين التنظيف بالليزر المستمر والنبضي آلة

في مجال التنظيف بالليزر، أصبحت ألياف الليزر الخيار الأفضل لتنظيف مصادر الضوء بالليزر مع موثوقية أعلى وثبات ومرونة.باعتبارهما المكونين الرئيسيين لليزر الألياف، يحتل ليزر الألياف المستمر وليزر الألياف النبضي مكانة رائدة في السوق في معالجة المواد الكلية ومعالجة المواد الدقيقة، على التوالي.

بالنسبة لتطبيقات التنظيف بالليزر الناشئة، ظهرت أصوات مختلفة حول ما إذا كان يجب استخدام الليزر المستمر أو النبضي، كما ظهر في السوق نوعان من معدات التنظيف بالليزر باستخدام الليزر النبضي والمستمر.العديد من المستخدمين النهائيين الصناعيين لا يعرفون كيفية الاختيار عند الاختيار.أجرت شركة JPT Laser اختبارًا مقارنًا لتطبيق التنظيف بالليزر لليزر المستمر والنبضي، وحللت خصائصها وسيناريوهات التطبيق القابلة للتطبيق، على أمل توفير مرجع مفيد للمستخدمين الصناعيين عند اختيار تقنية التنظيف بالليزر المقابلة.

مادة التجربة

نموذج الليزر YDFLP-CL-200-12-A هو ليزر نابض، وContinious Way-RB-W-2000 هو ليزر مستمر.تتم مقارنة المعلمات التفصيلية لجهازي الليزر في الجدول 1. العينة الأولى المستخدمة في التجربة هي لوحة من سبائك الألومنيوم، وأبعاد لوحة سبائك الألومنيوم هي 400 مم × 400 مم × 4 مم في الطول والعرض والارتفاع.العينة الثانية عبارة عن صفيحة مسطحة من الفولاذ الكربوني، وأبعاد الفولاذ الكربوني هي 400 مم × 400 مم × 10 مم في الطول والعرض والارتفاع.يتم رش سطح العينة بطلاء أبيض، ويبلغ سمك الطلاء على السطح الأول للعينة حوالي 20 ميكرومتر، ويبلغ سمك الطلاء على السطح الثاني للعينة حوالي 40 ميكرومتر.

تم استخدام جهازي ليزر لإزالة الطلاء على أسطح مادتين، وتم تحسين معلمات التنظيف بالليزر للحصول على أفضل عرض النبض والتردد وسرعة المسح والمعلمات الأخرى، وتمت مقارنة تأثير التنظيف وكفاءته في ظل الظروف التجريبية المحسنة.

1.تجربة تنظيف طبقة الطلاء بالليزر النبضي

في تجربة إزالة الطلاء بالضوء النبضي، تبلغ قوة الليزر 200 وات، والطول البؤري لعدسة المجال المستخدمة 163 مم، ويبلغ قطر نقطة تركيز الليزر حوالي 0.32 مم.تبلغ مساحة التنظيف للكتلة الواحدة 13 مم × 13 مم، ومسافة التعبئة 0.16 مم.يتم تكرار المسح والتنظيف بالليزر مرتين عند إزالة طلاء سطح سبائك الألومنيوم، ويتم تكرار المسح والتنظيف بالليزر 4 مرات عند إزالة طلاء سطح الفولاذ الكربوني.

الجدول 1: مقارنة بين معلمات الليزر النبضي والليزر المستمر

بشرط أن تكون معدلات التراكب الرأسي والأفقي لبقعة الضوء 50%، يتم اختبار تأثير معلمات عرض نبضة الليزر والتردد وسرعة المسح بالليزر (كما هو موضح في الجدول 2) على تأثير التنظيف.يظهر الشكل 1 التأثير التجريبي لإزالة الطلاء على سطح سبائك الألومنيوم. وتظهر نتائج تجربة إزالة الطلاء على سطح الفولاذ الكربوني في الشكل 2.

الجدول 2: المعلمات التجريبية للتنظيف بالليزر النبضي لسبائك الألومنيوم وطلاء سطح الفولاذ الكربوني

أظهرت النتائج التجريبية أنه في ظل نفس التردد، يكون عرض النبضة القصيرة أسهل في إزالة طبقة الطلاء السطحية من سبائك الألومنيوم والفولاذ الكربوني مقارنة بعرض النبضة الطويلة.تحت نفس عرض النبضة، كلما انخفض التردد، أصبح من الأسهل التسبب في تلف الركيزة.عندما يكون التردد أعلى، يكون تأثير إزالة الطلاء أسوأ.المعلمات المفضلة لتنظيف طبقة طلاء سطح سبائك الألومنيوم بالليزر النبضي هي 15# (طاقة الليزر 200 واط، عرض النبضة 100ns، التردد 60 كيلو هرتز، سرعة المسح 9600 مم/ثانية)، والمعلمات المفضلة لتنظيف طبقة طلاء سطح الفولاذ الكربوني هي 13# ( قوة الليزر 200 واط، وعرض النبضة 100 نانو ثانية، والتردد 40 كيلو هرتز، وسرعة المسح 6400 مم / ثانية)، وكلاهما يمكن أن يزيل طبقة الطلاء بالكامل، ويتلف قاعدة العينة بشكل أساسي.

الشكل 1: مقارنة التنظيف بالليزر النبضي لطبقات الطلاء السطحية لسبائك الألومنيوم تحت معلمات ليزر مختلفة

2.تجربة التنظيف المستمر لطبقة الطلاء بالليزر

في تجربة إزالة الطلاء الخفيف المستمر، تبلغ قوة الليزر 50%، ودورة التشغيل 20% (أي ما يعادل متوسط ​​طاقة 200 واط)، والتردد 30 كيلو هرتز.الطول البؤري للعدسة الميدانية المستخدمة هو 220 مم، وقطر نقطة التركيز بالليزر حوالي 0.2 مم.تبلغ مساحة التنظيف للكتلة الواحدة 13 مم × 13 مم، ومسافة التعبئة 0.1 مم.يقوم الليزر بالمسح مرتين عند تنظيف طبقة الطلاء السطحية المصنوعة من سبائك الألومنيوم، ويقوم الليزر بالمسح أربع مرات عند تنظيف طبقة الطلاء السطحية المصنوعة من الفولاذ الكربوني.في ظل ظروف قوة الليزر الثابتة ودورة العمل والتردد، تم اختبار تأثير سرعة المسح بالليزر على تأثير التنظيف.

الشكل 2: مقارنة طبقة الطلاء السطحية من الفولاذ الكربوني التي يتم تنظيفها بواسطة الليزر النبضي تحت معلمات ليزر مختلفة

أظهرت النتائج التجريبية أنه كلما انخفضت سرعة المسح تحت نفس قوة الليزر وتردده، زاد الضرر الذي يلحق بالركيزة.عندما تكون سرعة المسح الضوئي أكبر من قيمة معينة، كلما زادت سرعة المسح الضوئي، كان تأثير إزالة الطلاء أسوأ.المعلمات المفضلة للتنظيف المستمر بالليزر لطبقة طلاء سطح سبائك الألومنيوم هي 21# (طاقة الليزر 200 واط، التردد 30 كيلو هرتز، سرعة المسح 2000 مم/ثانية)، والمعلمات المفضلة لتنظيف طبقة الطلاء السطحي من الفولاذ الكربوني هي 37# (طاقة الليزر 200 واط، التردد 30 كيلو هرتز، سرعة المسح 3400 ملم) / ثانية).لا تقوم هاتان المعلمتان بإزالة طبقة الطلاء السطحية من الفولاذ الكربوني بشكل نظيف فحسب، بل تتسبب أيضًا في حدوث ضرر أقل نسبيًا لركيزة العينة.

3.نتائج وتحليل المعلمة الأمثل

1.مقارنة ظروف التنظيف الكلي

ويبين الشكل 3أ نتائج المعلمات المثلى لتنظيف الضوء النبضي لطبقة الطلاء السطحي لسبائك الألومنيوم، ويبين الشكل 3ب نتائج المعلمات المثلى للتنظيف المستمر للضوء لطبقة الطلاء السطحي لسبائك الألومنيوم.بعد التنظيف بالضوء النبضي، تتم إزالة طبقة الطلاء الموجودة على سطح العينة بالكامل، ويظهر سطح العينة باللون الأبيض المعدني، ولا يوجد أي ضرر تقريبًا على الركيزة للعينة.بعد استخدام التنظيف الضوئي المستمر، تمت إزالة طبقة الطلاء الموجودة على سطح العينة بالكامل، ولكن ظهر سطح العينة باللون الرمادي الأسود، كما ظهرت ركيزة العينة أيضًا ذوبانًا دقيقًا.لذلك، فإن استخدام الضوء المستمر من المرجح أن يسبب ضررًا للركيزة أكثر من الضوء النبضي.

الشكل 3 (1): مقارنة التأثيرات العيانية للضوء النبضي وإزالة طلاء الضوء المستمر: اليسار (3أ)، اليمين (3ب)

الشكل 3 (2): مقارنة التأثيرات العيانية للضوء النبضي وإزالة طلاء الضوء المستمر: اليسار (3c)، اليمين (3d)

تظهر نتائج المعلمات المثلى لتنظيف الضوء النبضي لطبقة الطلاء السطحي من الفولاذ الكربوني في الشكل 3ج، وتظهر نتائج المعلمات المثالية لتنظيف الضوء المستمر لطبقة الطلاء السطحي من الفولاذ الكربوني في الشكل 3د.بعد التنظيف بالضوء النبضي، تتم إزالة طبقة الطلاء الموجودة على سطح العينة بالكامل، ويظهر سطح العينة باللون الرمادي والأسود، ويكون الضرر الذي يلحق بالركيزة للعينة صغيرًا.بعد استخدام التنظيف الضوئي المستمر، تتم أيضًا إزالة طبقة الطلاء الموجودة على سطح العينة تمامًا، ولكن سطح العينة يظهر باللون الأسود الداكن، ويمكن أن نرى بشكل بديهي أن هناك ظاهرة إعادة صهر كبيرة على سطح العينة.لذلك، فإن استخدام الضوء المستمر من المرجح أن يسبب ضررًا للركيزة أكثر من الضوء النبضي.

2. المقارنة المورفولوجية المجهرية

يمكن أن نرى من الشكل 4 (أ) أنه بعد استخدام الضوء النبضي لتنظيف طبقة الطلاء على سطح سبائك الألومنيوم، تمت إزالة الطلاء الموجود على سطح العينة بالكامل، ولم يتعرض سطح العينة إلا لأضرار قليلة ولا خطوط الليزر.عند استخدام الضوء المستمر لتنظيف جدول العينة، تتم أيضًا إزالة الطلاء تمامًا كما هو موضح في الشكل 4 (ب)، ولكن سطح العينة به ظاهرة إعادة صهر خطيرة وخطوط ليزر.

الشكل 4 (1): مقارنة الأشكال الدقيقة السطحية للعينة بعد الضوء النبضي وإزالة الطلاء الضوئي المستمر، الصورة اليسرى هي (4أ)، الصورة اليمنى هي (4ب)

الشكل 4 (2): مقارنة الشكل الدقيق للسطح للعينة بعد الضوء النبضي وإزالة الطلاء الضوئي المستمر، الصورة اليسرى هي (4c)، الصورة اليمنى هي (4d)

يمكن أن نرى من الشكل 4 (ج) أنه بعد استخدام الضوء النبضي لتنظيف طبقة طلاء سطح الفولاذ الكربوني، تمت إزالة الطلاء الموجود على سطح العينة بالكامل، وأصبح سطح العينة ناعمًا نسبيًا بعد التنظيف مع القليل من ضرر.تمت أيضًا إزالة الطلاء بالكامل باستخدام التنظيف المستمر بالضوء كما هو موضح في الشكل 4 (د)، ولكن تمت إعادة صهر سطح العينة بشدة، وكان سطح العينة غير متساوٍ.

ختاماً

تظهر التجارب أن كلا من الليزر المستمر والليزر النبضي يمكنهما إزالة الطلاء على سطح المادة وتحقيق تأثير التنظيف.في ظل نفس ظروف الطاقة، تكون كفاءة التنظيف لليزر النبضي أعلى بكثير من الليزر المستمر.في الوقت نفسه، يمكن لليزر النبضي التحكم بشكل أفضل في مدخلات الحرارة لمنع درجة حرارة الركيزة من الارتفاع الشديد أو الذوبان الجزئي.

تتميز أجهزة الليزر ذات الطريقة المستمرة بميزة السعر، ويمكن أن تعوض الفجوة في الكفاءة باستخدام الليزر النبضي باستخدام أشعة ليزر عالية الطاقة، ولكن أجهزة الليزر ذات الطريقة المستمرة عالية الطاقة لديها مدخلات حرارية أكبر وتزيد من الضرر الذي يلحق بالركيزة.ولذلك، هناك اختلافات جوهرية بين الاثنين في سيناريوهات التطبيق.الدقة العالية، والحاجة إلى التحكم الصارم في تسخين الركيزة، وسيناريوهات التطبيق التي تتطلب أن تكون الركيزة غير مدمرة، مثل القوالب، يوصى باختيار ليزر نابض.بالنسبة لبعض الهياكل الفولاذية الكبيرة والأنابيب وما إلى ذلك، نظرًا للحجم الكبير وتبديد الحرارة السريع، فإن متطلبات الضرر الذي يلحق بالركيزة ليست عالية، ويمكن اختيار الليزر المستمر.