У 1980-х роках стрімкий розвиток напівпровідникової промисловості висунув підвищені вимоги до технології очищення від забруднених часток на поверхні кремнієвих масок. Ключовим моментом є подолання великої сили адсорбції між забрудненими частинками та підкладкою. Традиційне хімічне очищення, механічне очищення та ультразвукове очищення не можуть задовольнити потреби, тоді як лазерне очищення може вирішити такі проблеми забруднення, і відповідні дослідження та застосування були швидко розроблені. У 1987 році була подана перша заявка на патент на лазерну чистку.
Після входу в 1990-ті Запка та ін. успішно застосував технологію лазерного очищення в процесах виробництва напівпровідників, видаливши мікрочастинки на поверхні маски та досягнувши раннього застосування технології лазерного очищення в промисловій сфері. У 1995 році дослідники успішно очистили фарбу фюзеляжу літака за допомогою лазера TEA-CO2 потужністю 2 кВт. Після входу в 21-е століття, зі швидким розвитком ультракоротких імпульсних лазерів, дослідження та застосування технологій лазерного очищення вдома та за кордоном поступово зросли, зосереджуючись на очищенні поверхонь металевих матеріалів. Типові застосування за кордоном включають видалення фарби з кузова літака, видалення масляних плям з поверхні форми, видалення внутрішніх відкладень вуглецю в двигуні та очищення поверхні з’єднання перед зварюванням.
Найбільш широко сталь використовується в промисловості, наприклад, для зварювання автомобілів, суднобудування, фарбування та виготовлення лопатей турбін. Технологія лазерного очищення може видалити іржу, фарбу та бруд з поверхні сталевих компонентів, забезпечуючи тим самим якість зварювання та ефект фарбування. Технологія лазерного очищення використовувалася для очищення поверхні морських листів з вуглецевої сталі перед зварюванням. Результати досліджень показали, що робочу швидкість лазерного очищення можна збільшити до 1000 мм/хв шляхом збільшення середньої потужності або збільшення джерела лазерного світла. Механізм лазерної абляції включає фізико-хімічний вплив і вплив пружної вібрації.
З різною щільністю енергії лазера ці два ефекти мають різний ступінь впливу на механізм очищення. Було знайдено закон поширення затухаючих коливань плазмової ударної хвилі, викликаної лазером, у матеріалах, а також створено онлайн-систему моніторингу процесу лазерного очищення. Встановлено залежність між ступенем видалення оксиду, інтенсивністю світла плазми та тривалістю звукової хвилі. Окрім повного видалення поверхневої іржі, лазер також може утворювати дуже тонкий шар твердіння на поверхні основи. Зміцнюючий шар може ефективно підвищити твердість поверхні вуглецевої сталі, відігравати роль зміцнення поверхні та певною мірою захищати вуглецеву сталь.
Технологію лазерного очищення можна застосовувати не лише для очищення поверхні алюмінієвого сплаву перед зварюванням, але й для обробки поверхні перед склеюванням алюмінієвого сплаву. Подібні дослідження порівнювали вплив обробки плазмою низького тиску та лазерного очищення на міцність на зсув клейових з’єднань. Результати показують, що середня міцність на зсув зразків, очищених лазером, становить 19,35 МПа, що приблизно на 5 МПа вище, ніж при плазмовій обробці.
Під час лазерного очищення необхідно вибрати відповідні параметри, такі як довжина хвилі лазера, ширина імпульсу та частота імпульсу на основі різних об’єктів очищення. Переважна більшість вітчизняних і зарубіжних досліджень з лазерного очищення покриттів і дрібних частинок обрали наносекундні імпульсні волоконні лазери з довжиною хвилі 1064 нм. Однак існує значна різниця в частоті лазерних імпульсів між ними. Перший має частоту імпульсів від кількох тисяч до кількох десятків кілогерц, а шорсткість поверхні після очищення може досягати 1 мкм. Другий зосереджений у діапазоні від кількох герц до кількох десятків герц із швидкістю видалення понад 90 відсотків .
Вітчизняні вчені відносно пізно почали дослідження в області лазерного очищення, що поєднується з високою вартістю самих короткоімпульсних лазерів, які вимагають більшої ефективності очищення для досягнення високої цінності в практичних застосуваннях. Тому наразі існує дуже мало пов’язаних програм. В останні роки деякі університети, науково-дослідні інститути та підприємства в Китаї послідовно проводили дослідження щодо застосування технології лазерного очищення в промисловості, а також виробляли обладнання для лазерного очищення.
Китайська академія інженерної фізики провела дослідження щодо видалення розчинників для форм для шин, видалення фарби з крил літаків і обтічників (композитних матеріалів) і броні танків, а також видалення іржі з морських частин. Університет Сучжоу провів дослідження щодо видалення іржі з спіралі автомобілів, обслуговування колій і видалення бруду, а також видалення накипу з ізоляційних порцелянових пляшок.
Вище наведено підсумок поточного стану досліджень лазерної чистки вдома та за кордоном. З точки зору теорії та технології, незважаючи на те, що було проведено велику кількість експериментів у процесі дослідження лазерного очищення як усередині країни, так і за кордоном, дослідження теорії та механізму лазерного очищення все ще не завершені. Хоча відповідні фізичні моделі були створені, ці моделі все ще мають значні обмеження. З точки зору практичного застосування між Китаєм і зарубіжними країнами існує значний розрив.
Про HGTECH
HGTECH є піонером і лідером лазерного промислового застосування в Китаї, а також авторитетним постачальником глобальних рішень для лазерної обробки. Ми комплексно плануємо будівництво інтелектуального лазерного обладнання, ліній вимірювання та автоматизації виробництва, а також інтелектуальних фабрик, щоб забезпечити загальне рішення для інтелектуального виробництва.
Ми глибоко розуміємо тенденції розвитку обробної промисловості, постійно збагачуємо продукти та рішення, дотримуємося вивчення інтеграції автоматизації, інформатизації, інтелекту та виробничої промисловості та надаємо різні галузі промисловості системами лазерного різання, системами лазерного зварювання, серіями лазерного маркування, лазерним текстуруванням повне обладнання, системи лазерної термообробки, лазерні свердлильні машини, лазери та різні допоміжні пристрої. Загальний план будівництва спеціального обладнання для лазерної обробки та обладнання для плазмового різання, а також автоматичних виробничих ліній та інтелектуальних фабрик.
