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
● کاهش ضایعات ثانویه
● عدم آسیب مکانیکی به بستر به دلیل 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.
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 متفاوتی که این لیزرها بر روی بسترهای مختلف ایجاد می کنند ضروری است. جذب لیزر پیوسته توسط یک زیرلایه به طول موج آن بستگی دارد، با طول موج های کوتاه تر معمولاً جذب بیشتری را به همراه دارد. از طرف دیگر، برای لیزر پالسی کلاسیک، عمق نفوذ LT به زیرلایه مستقل از طول موج است و در عوض به پهنای پالس τp لیزر و ضریب 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 (مقدار گرمای لازم برای تبخیر یک واحد جرم ماده بر حسب ژول در گرم) است. بنابراین، پالس های طولانی تر، راندمان فرسایش را کاهش می دهد. لیزرهای پالسی کلاسیک به نرخ تکرار پالس نیز بستگی دارند، جایی که راندمان فرسایش با افزایش نرخ تکرار افزایش مییابد.
مطالعهای برای بررسی حالتهای عملکرد CW و پالسی یک لیزر با استفاده از یک لیزر فیبر 1.07 میکرومتر [Ref 2] انجام شده است. در این مطالعه، همان لیزر CW روشن و خاموش شد تا پالس های با عرض بلند 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 یک لیزر CW روشن و خاموش) روی یک بستر فولادی ضد زنگ مقایسه میکند.
لیزر پالسی (یعنی یک لیزر CW روشن و خاموش) دارای حداکثر توان 1800 وات و توان متوسط تقریباً مشابه لیزر CW است، اما همانطور که از شکل مشاهده می شود، انرژی ویژه تقریباً 2 برابر کمتر است. . حالت پالس در مقابل حالت CW. به نظر می رسد حالت CW تلفات بیشتری نسبت به حالت پالسی دارد زیرا توان لیزر همیشه در اوج است.
با این حال، حالتی که لیزر در آن کار میکند تنها مورد توجه در تصمیمگیری برای استفاده از لیزر پالسی (یعنی روشن و خاموش کردن موج پیوسته) یا لیزر موج پیوسته برای تمیز کردن لیزر نیست. الگوی اسکن یکی دیگر از نکات مهم است. مهم است که زمان تعامل بین پرتو لیزر و پوشش کوتاه باشد تا تأثیر آسیب حرارتی حداقل باشد. این را می توان با استفاده از پالس های کوتاه با شدت پیک بالا یا با استفاده از لیزر مداوم 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 شود، نمی توانند لیزرهای چند کیلوواتی را مدیریت 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 [مرجع 3]. این اسکنرهای چند ضلعی قادر به تحمل توان لیزری بالاتر 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 امکان تعامل کوتاه پرتو با سطح کار را فراهم می کند و امکان استفاده از توان لیزر بسیار بالا را فراهم می کند. شکل 4 طراحی یک اسکنر چند ضلعی را نشان می دهد.
به طور خلاصه، انتخاب استفاده از لیزر CW یا پالس (یعنی CW یا لیزرهای پالس کوتاه کلاسیک که روشن و خاموش می شوند) برای تمیز کردن لیزر به عوامل مختلفی بستگی دارد، مانند نوع بستر، قابلیت جذب پوشش، و هزینه لیزر ترکیبی از یک اسکنر چند ضلعی و یک لیزر پیوسته می تواند سرعت اسکن سریع ایجاد کند و یک گزینه امیدوارکننده است که می تواند در صورت در دسترس نبودن لیزرهای پالسی کلاسیک در نظر گرفته شود.
