تقنية التنظيف بالليزر: المبادئ والتطبيقات

1. مقدمة:

مع تقدم التكنولوجيا وتطورها، تم استخدام تكنولوجيا المعالجة بالليزر على نطاق واسع في ممارسة الإنتاج.

يمكن استخدام المعالجة بالليزر (المعالجة بأشعة الليزر، LBM) في الحفر والقطع والضبط الدقيق للأجهزة الإلكترونية واللحام والمعالجة الحرارية وما إلى ذلك. وكفرع من فروع تكنولوجيا المعالجة بالليزر، ظهرت تكنولوجيا التنظيف بالليزر.

2. مبدأ تكنولوجيا التنظيف بالليزر:

1. أشكال الملوثات:

ترتبط الملوثات بشكل أساسي بالأسطح من خلال الروابط التساهمية، والتفاعلات ثنائية القطب، والتفاعلات ثنائية القطب، والعمل الشعري، والروابط الهيدروجينية، والامتزاز، والقوى الكهروستاتيكية.

من بينها، العمل الشعري، والامتصاص، والقوى الكهروستاتيكية (كما هو موضح في الشكل 1) هي الأكثر صعوبة في الكسر.

ملاحظة:

تأتي القوة الشعرية من تماسك طبقة رقيقة جدًا من السائل (مثل الرطوبة الجوية) التي تتشكل في الفجوات الصغيرة بين الجسيمات وسطح الركيزة. قوة الالتصاق هي قوة الالتصاق الأساسية للملوثات متناهية الصغر.

2. آلية التنظيف

يمكن أن ينتج شعاع الليزر ثلاثة تأثيرات على الأقل:

(1) إحداث رنين ميكانيكي على السطح الصلب، مما يتسبب في تفكك وانفصال الأوساخ أو الرواسب السطحية;

(2) تسخين الأوساخ السطحية لتتمدد، وبالتالي التغلب على قوة التصاق المادة الأساسية بجزيئات الأوساخ وفصلها عن سطح الجسم;

(3) تبخير جزيئات الأوساخ أو تغويزها أو تحللها على الفور.

3. طريقة التنظيف 1 - التنظيف الجاف.

اعتمادًا على الإشعاع النبضي المباشر للتنظيف، يتم امتصاص الليزر بواسطة الركيزة أو الجسيمات، مما يؤدي إلى اهتزاز يفصل بين الركيزة والملوثات.

4. طريقة التنظيف 2 - تنظيف الغشاء السائل.

1. حادث الليزر
2. فيلم سائل.
3. الجسيمات الملوثة.
4. تبخر متفجر.
5. الركيزة.

أولاً، قم بإيداع طبقة من الطبقة السائلة على سطح الركيزة ثم استخدم إشعاع الليزر لتنظيفه.

5. طريقة التنظيف 3 - ليزر + غاز خامل.

أثناء التشعيع بالليزر، يتم نفخ غاز خامل باتجاه سطح قطعة العمل. عندما يتم تقشير الأوساخ من على السطح، يتم نفخ الغاز بعيدًا عن السطح لتجنب إعادة تلوث وأكسدة السطح المنظف.

3. تطبيقات تكنولوجيا التنظيف بالليزر.

1. تنظيف الأعمال الفنية.

• 1a. المظهر الأصلي للعمل الفني.
• 1b. التنظيف بالليزر المستخدم في الجزء العلوي من الطلاء والمذيب الكيميائي المستخدم في الجزء السفلي.
• 1c. مقارنة بين المظهر الأصلي والتأثير بعد التنظيف بالليزر.
• 1d. الجمع بين الليزر والتنظيف بالمذيبات الكيميائية.

2. تنظيف القوالب

3. إزالة الطلاء القديم من الطائرات.

في أوروبا، تم بالفعل استخدام أنظمة التنظيف بالليزر في صناعة الطيران. بعد فترة زمنية معينة، يجب إعادة طلاء سطح الطائرة، ولكن يجب إزالة الطلاء القديم بالكامل قبل إعادة الطلاء.

إن طرق إزالة الطلاء الميكانيكية التقليدية عرضة لإتلاف السطح المعدني للطائرة، مما يشكل مخاطر على سلامة تشغيل الطيران.

ومع ذلك، باستخدام أنظمة التنظيف بالليزر المتعددة، يمكن إزالة طبقة الطلاء الموجودة على سطح طائرة إيرباص A320 إيرباص بالكامل في غضون يومين، دون الإضرار بالسطح المعدني.

4. تنظيف خطوط الأنابيب داخل المفاعلات النووية.

وباستخدام الألياف الضوئية لتوجيه أشعة الليزر عالية الطاقة إلى داخل المفاعلات النووية، يمكن إزالة الغبار المشع مباشرة، ويمكن التخلص من المواد التي تم تنظيفها بسهولة.

علاوة على ذلك، نظرًا لأن العملية تتم عن بُعد، فإنها تضمن سلامة العمال.

4. خاتمة

يمكن استخدام تقنية التنظيف بالليزر في تنظيف النفايات السائلة والصلبة والآثار الثقافية والحطام الفضائي، وكذلك الحالات التي تكون فيها النفايات قابلة للانفجار أو تتلف الركيزة بسهولة. يتميز استخدام الليزر بمزايا مثل السلامة والكفاءة العالية والموثوقية.

تُظهر تطبيقاته في إزالة الصدأ وتجريد الأسطح المعدنية مثل الطائرات والسفن وتنظيف أسطح المباني وتنظيف الأسطح البلورية في صناعة الإلكترونيات الدقيقة تفوقًا ممتازًا.

يمكن الاستدلال على أنه مع تطور تكنولوجيا الليزر وانخفاض تكاليف الليزر، سيصبح تطبيق تكنولوجيا التنظيف بالليزر أكثر انتشارًا.