מאה שנה לאחר שפרופסור תיאודור הרולד מימן המציא את לייזר האודם הראשון בעולם, הופיעו בזה אחר זה לייזרים שניתן להשתמש בהם בתחומים שונים. יישום טכנולוגיית הלייזר הוביל להתפתחות המהירה של המדע והטכנולוגיה בתחומי הרפואה, ייצור הציוד, מדידה מדויקת והנדסת ייצור מחדש, והאיץ את קצב ההתקדמות החברתית.
בשנות השמונים הוקרנו קרני לייזר על חלקים מזוהמים של חלק מהפריטים, והחומרים המוקרנים עברו שורה של תהליכים פיזיקליים וכימיים כמו רטט, התכה, אידוי ובערה. המזהמים על פני השטח התנתקו בסופו של דבר מפני השטח של הפריטים, והביאו לסילוק המזהמים. מאז, אנשים התחילו ללמוד ניקוי לייזר. לאחר עשרות שנים של פיתוח, טכנולוגיית ניקוי הלייזר עברה ממחקר מעבדה ליישומי ייצור, ומכונות ניקוי לייזר שונות נכנסו בהדרגה לשורות ציוד ייצור אינטליגנטי מודרני.
1. השוואה בין ניקוי לייזר ושיטות ניקוי מסורתיות
טכנולוגיית ניקוי בלייזר מתייחסת לשימוש בפולסי לייזר בתדירות גבוהה ובאנרגיה גבוהה כדי להקרין את פני השטח של חומר העבודה. שכבת הציפוי ושכבת הזיהום יכולים לספוג באופן מיידי את אנרגיית הלייזר הממוקדת, ולגרום לשמן, לחלודה או לציפוי על פני השטח להתאדות או להתקלף באופן מיידי, ולהסיר במהירות וביעילות חיבורי פני שטח או ציפויי פני שטח. פעימות לייזר עם זמן פעולה קצר מאוד לא יפגעו במצע המתכת בפרמטרים מתאימים. איור 1 מציג את התופעות המיקרוסקופיות של ניקוי לייזר תחת מנגנונים שונים של עיבוד גיזוז ופיצול מיקרו-השפעה.
בהשוואה לשיטות ניקוי מסורתיות, לניקוי בלייזר יש כמה יתרונות ששיטות ניקוי מסורתיות לא יכולות להשיג. ניקוי בלייזר היא שיטת ניקוי ללא מגע הגורמת נזק מועט למצע. יש לו גמישות גבוהה, יציבות ואוטומציה מאפיינים, איכות ניקוי טובה, דיוק גבוה ושמירה על איכות הסביבה. זהו ציוד ניקוי אוטומטי "ירוק". טבלה 1 משווה בין שיטות ניקוי שונות.
2. הרכב מערכת ניקוי לייזר
למרות שציוד הניקוי שונה, המרכיבים העיקריים דומים בעצם, לרבות מערכת בקרת מחשב, מערכת לייזר, מערכת התאמת קרן וכדומה, ראה איור 2. בנוסף, כלול גם ציוד תומך מסוים: כגון מערכת להסרת אבק וטיהור. , מניפולטור, ספקטרומטר התמוטטות המושרה בלייזר (LIBS), מערכת מיקום חזותית ומערכת הדמיה תרמית.
במהלך הניקוי, מערכת המחשב ממלאת תפקיד מרכזי בתקשורת, השולטת בלייזר ובמערכת כוונון הנתיב האופטי בו-זמנית. קרן הלייזר מועברת על ידי סיב אופטי ונכנסת למערכת כוונון הקרן. לאחר מיקוד הקורה, קוטר הנקודה מגיע לגודל קטן מאוד ופועל באופן קבוע על פני השטח של חומר ניקוי המתכת.
3. יישום רחב של טכנולוגיית ניקוי לייזר
ניקוי בלייזר משמש כתהליך ניקוי בייצור תעשייתי, שיכול להסיר ביעילות חלודה, לכלוך, צבע, משקעי פחמן וציפויים שונים. נעשה בו שימוש נרחב בתחומים שונים כגון תעופה וחלל, רכבות, מיקרואלקטרוניקה, הגנה על שרידים תרבותיים וטיפול רפואי, כפי שמוצג באיור
4. ניקוי לפני ריתוך ואחרי ריתוך
ניתן לעשות שימוש נרחב בטכנולוגיית ניקוי בלייזר בניקוי טרום ריתוך ואחרי ריתוך של חומרי מתכת כגון סגסוגות אלומיניום, סגסוגות טיטניום, נירוסטה וסגסוגות בטמפרטורה גבוהה, אשר יכולים למעשה למנוע יצירת פגמים כגון תכלילים ונקבוביות. לאחר הריתוך ניתן להשתמש בו גם לניקוי חמצון לאחר ריתוך, כך שניתן להסיר שוב את שכבת התחמוצת שנוצרת בתהליך הריתוך כדי להחזיר את הברק המתכתי.
טכנולוגיית ניקוי הלייזר שימשה לניקוי מקומי של סרט התחמוצת האנודי של סגסוגת אלומיניום, ולוחית הבדיקה של הריתוך המנוקת הולחמה בקת. איכות הריתוך הוערכה על ידי זיהוי קרני רנטגן, והמבנה המטאלוגרפי נצפה ונותח. ההשפעה של הסרת סרט התחמוצת על ביצועי הריתוך נבדקה על ידי מבחן מתיחה בטמפרטורת החדר. כפי שמוצג באיור 4, התוצאות מראות שסרט התחמוצת האנודי נוקה ביסודיות, חוזק המתיחה של מפרק סגסוגת האלומיניום שנוקה בלייזר היה 298~303 MPa, והתארכות המתיחה בשבירה הייתה 6.2%~6.5%. טווח הביצועים של הריתוך שנוקה בלייזר היה עקבי עם זה של הריתוך המגורד באופן מכני. Th
