کاربردهای تمیز کردن لیزر و حذف رنگ در سالهای اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است، زیرا روشهای سنتی حذف رنگ مانند سندبلاست و پاککردن رنگ شیمیایی آلودگی محیطی زیادی ایجاد میکنند. وقت آن است که از راه حل های حذف رنگ سبز استفاده کنید. با کنترل مناسب پارامترهایی مانند عرض پالس، چگالی انرژی، سرعت تکرار و اندازه پرتو، می توان از لیزر برای انجام کارهای با کیفیت بالا و حذف پوشش ها استفاده کرد [مرجع 1] مزایای حذف رنگ لیزری را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:
● مواد مصرفی کمتر
● ضایعات ثانویه کمتر
● بدون آسیب مکانیکی به بستر با استفاده از پارامترهای لیزری کنترل شده
● چسبندگی بهتر به دلیل کاهش زبری سطح
● سریعتر از روشهای سنتی
● کارآمدتر از روش های سنتی
دو راه برای دستیابی به تمیز کردن لیزر وجود دارد. اولین مورد فرسایش لیزری است که در آن یک پالس پرانرژی یا یک پرتو موج پیوسته شدید، پلاسما را در پوشش تولید میکند و موج ضربهای تولید شده توسط پلاسما، پوشش را به ذرات تبدیل میکند. دوم تجزیه حرارتی است که در آن یک پرتو موج پیوسته با انرژی کمتر یا پالس طولانی می تواند سطح را گرم کرده و در نهایت پوشش را تبخیر کند. این دو مکانیسم در شکل 1 و 2 نشان داده شده است.
شکل 1 مراحل فرسایش لیزری
شکل 2 مراحل تجزیه حرارتی
مکانیسم هرچه که باشد، پارامترهای لیزری کنترل نشده می تواند به بستر آسیب برساند و مشکلاتی را ایجاد کند. هر دو لیزر پیوسته و پالسی را می توان برای تمیز کردن لیزر استفاده کرد، اما درک اثرات متفاوت این لیزرها بر روی بسترهای مختلف بسیار مهم است. جذب لیزر پیوسته توسط یک زیرلایه به طول موج آن بستگی دارد، با طول موج های کوتاه تر معمولاً جذب بیشتر را در پی دارد. از سوی دیگر، برای لیزر پالسی کلاسیک، عمق نفوذ LT به زیرلایه مستقل از طول موج است و در عوض به پهنای پالس τp لیزر و میزان انتشار D زیرلایه بستگی دارد، همانطور که در رابطه 1 نشان داده شده است.
برای لیزر پالسی کلاسیک، افزایش عرض پالس آستانه فرسایش را افزایش می دهد، که به عنوان حداقل انرژی لازم برای حذف یک واحد حجم ماده مطابق با معادله زیر تعریف می شود:
که ρ چگالی و Hv گرمای تبخیر است (مقدار گرمای لازم برای تبخیر یک واحد جرم ماده بر حسب ژول در گرم). بنابراین، پالس های طولانی تر، کارایی فرسایش را کاهش می دهند. لیزرهای پالسی کلاسیک نیز به نرخ تکرار پالس بستگی دارند، با افزایش راندمان فرسایش با افزایش سرعت تکرار.
مطالعه ای در مورد بررسی CW و عملکرد پالسی لیزرها با استفاده از لیزر فیبر 1.07 میکرومتر [مرجع 2] انجام شده است. در این مطالعه، همان لیزر پیوسته روشن و خاموش شد تا پالس های با عرض زیاد تولید شود. این مطالعه نشان داد که در حالت CW، انرژی ویژه (تعریف شده به عنوان انرژی مورد نیاز برای حذف یک واحد حجم ماده (mm3) بر حسب ژول و نسبت معکوس با راندمان فرسایش) با افزایش سرعت اسکن و قدرت لیزر کاهش مییابد. برای حالت پالس، راندمان فرسایش به چرخه وظیفه (نسبت عرض پالس به فاصله زمانی بین دو پالس) بستگی دارد. با افزایش چرخه وظیفه، راندمان فرسایش افزایش یافت. این برخلاف لیزرهای پالسی کلاسیک است، که در آن، با یک نرخ تکرار ثابت، افزایش عرض پالس (و در نتیجه چرخه وظیفه) راندمان فرسایش کاهش مییابد. شکل 3 انرژی ویژه را در مقابل توان و سرعت اسکن برای یک لیزر CW 1 کیلوهرتز و یک لیزر پالسی (یعنی لیزر CW روشن و خاموش) روی یک بستر فولادی ضد زنگ مقایسه میکند.
شکل 3: نمودار سمت چپ انرژی ویژه لیزر CW را در مقابل توان لیزر نشان می دهد و نمودار سمت راست انرژی ویژه پالس 1 کیلوهرتز را در مقابل چرخه وظیفه لیزر نشان می دهد.
حداکثر توان لیزر پالسی (یعنی لیزر CW که روشن و خاموش می شود) 1800 وات است و توان متوسط آن تقریباً مشابه لیزر CW است، اما همانطور که از نمودار مشاهده می شود، انرژی ویژه تقریباً 2 است. بار کمتر حالت پالسی در مقایسه با حالت CW. به نظر می رسد حالت CW در مقایسه با حالت پالسی تلفات بیشتری دارد زیرا قدرت لیزر آن همیشه در اوج است.
با این حال، حالت عملکرد لیزر تنها مورد توجه در تصمیم گیری برای استفاده از لیزر پالسی (یعنی روشن و خاموش شدن موج پیوسته) یا لیزر موج پیوسته برای تمیز کردن لیزر نیست. حالت اسکن نیز یکی دیگر از نکات مهمی است که باید در نظر گرفته شود. مهم است که زمان تعامل بین پرتو لیزر و پوشش کوتاه باشد تا اثر داشته باشد
آسیب حرارتی حداقل است. این را می توان با استفاده از پالس های کوتاه با شدت پیک بالا یا با استفاده از لیزر پیوسته و سرعت اسکن سریع به دست آورد.
با توجه به اینکه قدرت لیزر پیوسته به طور کلی قوی تر، ارزان تر و مقاوم تر از لیزرهای پالسی است، انتخاب بدی برای تمیز کردن لیزر نیست. متأسفانه، اسکنرهای گالوانومتر که به طور سنتی برای تمیز کردن لیزر استفاده می شوند، نمی توانند لیزرهای چند کیلوواتی را تحمل کنند. اسکنرهای گالوانومتر مورد استفاده برای لیزرهای پرقدرت نیز بسیار سنگین هستند و نمی توانند با سرعت اسکن بالا کار کنند. بنابراین، نوع جدیدی از اسکنر به نام اسکنر چند ضلعی پیشنهاد شده است که تنها دارای یک قسمت متحرک، چند ضلعی است [Ref 3]. این اسکنرهای چند ضلعی قادر به مدیریت توان لیزری بالاتری هستند و نشان داده شده است که سه برابر سریعتر از اسکنرهای گالوانومتر هستند. اسکنرهای چند ضلعی با استفاده از سرعت های چرخشی متوسط می توانند سرعت اسکن سطحی بیش از 50 متر در ثانیه را تولید کنند. این سرعت اسکن بالا باعث می شود زمان تعامل پرتو با سطح کار کوتاه باشد و امکان استفاده از توان لیزر بسیار بالا را فراهم می کند. اسکنر فیگویگون.
به طور خلاصه، انتخاب استفاده از لیزر CW یا پالسی (یعنی CW یا لیزرهای پالس کوتاه کلاسیک که روشن و خاموش می شوند) برای تمیز کردن لیزر به عوامل مختلفی از جمله نوع بستر، قابلیت جذب پوشش و هزینه لیزر ترکیبی از یک اسکنر چند ضلعی و یک لیزر پیوسته سرعت اسکن سریع ایجاد می کند و گزینه امیدوارکننده ای است که در صورت در دسترس نبودن لیزرهای پالسی کلاسیک قابل بررسی است.
