Um século depois que o professor Theodore Harold Maiman inventou o primeiro laser de rubi do mundo, lasers que podem ser usados em vários campos surgiram um após o outro. A aplicação da tecnologia laser levou ao rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia nas áreas médica, fabricação de equipamentos, medição de precisão e engenharia de remanufatura, e acelerou o ritmo do progresso social.
Na década de 1980, raios laser foram irradiados nas partes contaminadas de alguns itens, e as substâncias irradiadas passaram por uma série de processos físicos e químicos, como vibração, fusão, evaporação e combustão. Os poluentes na superfície eventualmente se destacaram da superfície dos itens, conseguindo a remoção dos poluentes. Desde então, as pessoas começaram a estudar a limpeza a laser. Após décadas de desenvolvimento, a tecnologia de limpeza a laser passou da pesquisa de laboratório para aplicações de fabricação, e várias máquinas de limpeza a laser entraram gradualmente nas fileiras dos modernos equipamentos de fabricação inteligentes.
1. Comparação entre limpeza a laser e métodos de limpeza tradicionais
A tecnologia de limpeza a laser refere-se ao uso de pulsos de laser de alta frequência e alta energia para irradiar a superfície da peça de trabalho. A camada de revestimento e a camada de contaminação podem absorver instantaneamente a energia do laser focada, fazendo com que o óleo, a ferrugem ou o revestimento da superfície evaporem ou descasquem instantaneamente e removam de forma rápida e eficaz os acessórios ou revestimentos de superfície. Pulsos de laser com tempo de ação muito curto não danificarão o substrato metálico sob parâmetros apropriados. A Figura 1 mostra os fenômenos microscópicos da limpeza a laser sob diferentes mecanismos de processamento de gaseificação e fragmentação por microimpacto.
Em comparação com os métodos de limpeza tradicionais, a limpeza a laser tem algumas vantagens que os métodos de limpeza tradicionais não conseguem alcançar. A limpeza a laser é um método de limpeza sem contato que causa poucos danos ao substrato. Possui alta flexibilidade, estabilidade e características de automação, boa qualidade de limpeza, alta precisão e proteção ambiental. É um equipamento de limpeza automatizado “verde”. A Tabela 1 compara diferentes métodos de limpeza.
2. Composição do sistema de limpeza a laser
Embora o equipamento de limpeza seja diferente, os componentes principais são basicamente semelhantes, incluindo sistema de controle de computador, sistema de laser, sistema de ajuste de feixe, etc., consulte a Figura 2. Além disso, alguns equipamentos de suporte também estão incluídos: como remoção de poeira e sistema de purificação , manipulador, espectrômetro de ruptura induzida por laser (LIBS), sistema de posicionamento visual e sistema de imagem térmica.
Durante a limpeza, o sistema de computador desempenha um papel central de comunicação, que controla o laser e o sistema de ajuste do caminho óptico ao mesmo tempo. O feixe de laser é transmitido por fibra óptica e entra no sistema de ajuste de feixe. Depois que o feixe é focado, o diâmetro do ponto atinge um tamanho muito pequeno e atua regularmente na superfície da peça de limpeza de metal.
3. Ampla aplicação de tecnologia de limpeza a laser
A limpeza a laser é usada como um processo de limpeza na produção industrial, que pode remover com eficácia ferrugem, sujeira, tinta, depósitos de carbono e vários revestimentos. Tem sido amplamente utilizado em diversos campos, como aeroespacial, veículos ferroviários, microeletrônica, proteção de relíquias culturais e tratamento médico, conforme mostrado na Figura
4.Limpeza pré-soldagem e pós-soldagem
A tecnologia de limpeza a laser pode ser amplamente utilizada na limpeza pré e pós-soldagem de materiais metálicos, como ligas de alumínio, ligas de titânio, aço inoxidável e ligas de alta temperatura, o que pode prevenir eficazmente a geração de defeitos como inclusões e poros. Após a soldagem, também pode ser utilizado para limpeza de oxidação pós-soldagem, para que a camada de óxido gerada durante o processo de soldagem possa ser removida novamente para restaurar o brilho metálico.
A tecnologia de limpeza a laser foi usada para limpar localmente o filme de óxido anódico da liga de alumínio, e a placa de teste de soldagem limpa foi soldada a topo. A qualidade da solda foi avaliada por detecção de raios X, e a estrutura metalográfica foi observada e analisada. O efeito da remoção da película de óxido no desempenho da solda foi testado por um teste de tração à temperatura ambiente. Conforme mostrado na Figura 4, os resultados mostram que o filme de óxido anódico foi completamente limpo, a resistência à tração da junta de liga de alumínio limpa a laser foi de 298 ~ 303 MPa e o alongamento à tração na ruptura foi de 6,2% ~ 6,5%. A faixa de desempenho da solda limpa a laser foi consistente com a da solda raspada mecanicamente. O
