Tecnologia de limpeza a laser: Princípios e aplicações

1. Introdução:

Com o avanço e o desenvolvimento da tecnologia, a tecnologia de processamento a laser tem sido amplamente utilizada na prática de produção.

O processamento a laser (Laser Beam Machining, LBM) pode ser usado para perfuração, corte, ajuste fino de dispositivos eletrônicos, soldagem, tratamento térmico, etc. Como um ramo da tecnologia de processamento a laser, surgiu a tecnologia de limpeza a laser.

2. Princípio da tecnologia de limpeza a laser:

1. Formas de contaminantes:

Os contaminantes são ligados principalmente às superfícies por meio de ligações covalentes, interações dipolo-dipolo, ação capilar, ligações de hidrogênio, adsorção e forças eletrostáticas.

Entre elas, a ação capilar, a adsorção e as forças eletrostáticas (conforme mostrado na Figura 1) são as mais difíceis de romper.

Observação:

A força capilar vem da coesão de uma camada muito fina de líquido (como a umidade atmosférica) que se forma nos pequenos espaços entre as partículas e a superfície do substrato. A força de adesão é a principal força de adesão para poluentes em microescala.

2. Mecanismo de limpeza

O feixe de laser pode produzir pelo menos três efeitos:

(1) Induzir ressonância mecânica na superfície sólida, causando a desintegração e o desprendimento da sujeira ou do depósito da superfície;

(2) Aquecer a sujeira da superfície para que ela se expanda, superando assim a força de adesão do material básico às partículas de sujeira e desprendendo-a da superfície do objeto;

(3) Vaporizar, gaseificar ou decompor instantaneamente as moléculas de sujeira.

3. Método de limpeza 1 - Limpeza a seco.

Adotando a radiação direta de pulso para a limpeza, o laser é absorvido pelo substrato ou pelas partículas, resultando em vibração que separa o substrato e os contaminantes.

4. Método de limpeza 2 - Limpeza com filme líquido.

1. Laser incidente.
2. Filme líquido.
3. Partícula contaminante.
4. Evaporação explosiva.
5. Substrato.

Primeiro, deposite uma camada de filme líquido na superfície do substrato e, em seguida, use radiação laser para limpá-lo.

5. Método de limpeza 3 - Laser + gás inerte.

Durante a irradiação com o laser, sopre gás inerte em direção à superfície da peça de trabalho. Quando a sujeira é removida da superfície, ela é soprada pelo gás para longe da superfície para evitar a re-poluição e a oxidação da superfície limpa.

3. Aplicações da tecnologia de limpeza a laser.

1. Limpeza da arte.

• 1a. Aparência original da obra de arte.
• 1b. Limpeza a laser usada na parte superior da pintura e solvente químico usado na parte inferior.
• 1c. Comparação da aparência original com o efeito após a limpeza a laser.
• 1d. Limpeza combinada com laser e solvente químico.

2. Limpeza de moldes

3. Remoção de tinta velha de aviões.

Na Europa, os sistemas de limpeza a laser já foram usados no setor de aviação. Após um determinado período de tempo, a superfície de um avião precisa ser repintada, mas a tinta antiga precisa ser completamente removida antes da repintura.

Os métodos tradicionais de remoção mecânica de tinta são propensos a danificar a superfície metálica do avião, o que representa riscos à segurança da operação de voo.

Entretanto, com o uso de vários sistemas de limpeza a laser, a camada de tinta na superfície de um Airbus A320 pode ser completamente removida em dois dias, sem danificar a superfície do metal.

4. Limpeza de tubulações dentro de reatores nucleares.

Usando fibras ópticas para guiar feixes de laser de alta potência no interior de reatores nucleares, a poeira radioativa pode ser removida diretamente, e o material limpo pode ser facilmente descartado.

Além disso, como a operação é feita remotamente, ela garante a segurança dos trabalhadores.

4. Conclusão

A tecnologia de limpeza a laser pode ser usada para líquidos, sólidos, relíquias culturais e detritos espaciais, bem como em situações em que os resíduos são explosivos ou o substrato é facilmente danificado. O uso de lasers tem vantagens como segurança, alta eficiência e confiabilidade.

Suas aplicações na remoção de ferrugem e na remoção de tinta de superfícies metálicas, como aviões e navios, na limpeza de superfícies de edifícios e na limpeza de superfícies de cristais no setor de microeletrônica mostram excelente superioridade.

Pode-se deduzir que, com o desenvolvimento da tecnologia a laser e a redução dos custos do laser, a aplicação da tecnologia de limpeza a laser se tornará ainda mais difundida.