بعد قرن من اختراع البروفيسور ثيودور هارولد ميمان أول ليزر ياقوتي في العالم، ظهرت أجهزة الليزر التي يمكن استخدامها في مختلف المجالات واحدة تلو الأخرى. أدى تطبيق تكنولوجيا الليزر إلى التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا في مجالات الطب وتصنيع المعدات والقياس الدقيق وهندسة إعادة التصنيع، كما أدى إلى تسريع وتيرة التقدم الاجتماعي.
وفي الثمانينيات، تم تشعيع أشعة الليزر على الأجزاء الملوثة من بعض العناصر، وخضعت المواد المشععة لسلسلة من العمليات الفيزيائية والكيميائية مثل الاهتزاز والذوبان والتبخر والاحتراق. يتم في النهاية فصل الملوثات الموجودة على السطح عن سطح العناصر، مما يؤدي إلى إزالة الملوثات. ومنذ ذلك الحين، بدأ الناس في دراسة التنظيف بالليزر. بعد عقود من التطوير، انتقلت تكنولوجيا التنظيف بالليزر من الأبحاث المختبرية إلى تطبيقات التصنيع، ودخلت آلات التنظيف بالليزر المختلفة تدريجياً إلى صفوف معدات التصنيع الذكية الحديثة.
1. مقارنة التنظيف بالليزر وطرق التنظيف التقليدية
تشير تقنية التنظيف بالليزر إلى استخدام نبضات ليزر عالية التردد وعالية الطاقة لتشعيع سطح قطعة العمل. يمكن لطبقة الطلاء وطبقة التلوث أن تمتص طاقة الليزر المركزة على الفور، مما يتسبب في تبخر أو تقشر الزيت أو الصدأ أو الطلاء الموجود على السطح على الفور، وإزالة ملحقات السطح أو الطلاءات السطحية بسرعة وفعالية. لن تؤدي نبضات الليزر ذات وقت العمل القصير جدًا إلى إتلاف الركيزة المعدنية في ظل المعلمات المناسبة. ويبين الشكل 1 الظواهر المجهرية للتنظيف بالليزر في ظل آليات مختلفة لمعالجة التغويز وتجزئة التأثير الجزئي.
بالمقارنة مع طرق التنظيف التقليدية، يتمتع التنظيف بالليزر ببعض المزايا التي لا تستطيع طرق التنظيف التقليدية تحقيقها. التنظيف بالليزر هو طريقة تنظيف بدون تلامس تسبب ضررًا طفيفًا للركيزة. تتميز بالمرونة العالية، وخصائص الثبات والأتمتة، وجودة التنظيف الجيدة، والدقة العالية، وحماية البيئة. إنها معدات تنظيف آلية "خضراء". يقارن الجدول 1 طرق التنظيف المختلفة.
2. تكوين نظام التنظيف بالليزر
على الرغم من اختلاف معدات التنظيف، إلا أن المكونات الرئيسية متشابهة بشكل أساسي، بما في ذلك نظام التحكم بالكمبيوتر ونظام الليزر ونظام ضبط الشعاع وما إلى ذلك، انظر الشكل 2. بالإضافة إلى ذلك، يتم تضمين بعض المعدات الداعمة أيضًا: مثل نظام إزالة الغبار وتنقيته ، مناور، مطياف الانهيار المستحث بالليزر (LIBS)، نظام تحديد المواقع البصري ونظام التصوير الحراري.
أثناء التنظيف، يلعب نظام الكمبيوتر دورًا أساسيًا في الاتصال، حيث يتحكم في الليزر ونظام ضبط المسار البصري في نفس الوقت. ينتقل شعاع الليزر عن طريق الألياف الضوئية ويدخل إلى نظام ضبط الشعاع. بعد تركيز الشعاع، يصل قطر البقعة إلى حجم صغير جدًا ويعمل بانتظام على سطح قطعة عمل التنظيف المعدنية.
3. تطبيق واسع لتكنولوجيا التنظيف بالليزر
يتم استخدام التنظيف بالليزر كعملية تنظيف في الإنتاج الصناعي، والتي يمكنها إزالة الصدأ والأوساخ والطلاء ورواسب الكربون والطلاءات المختلفة بشكل فعال. لقد تم استخدامه على نطاق واسع في مجالات مختلفة مثل الطيران ومركبات السكك الحديدية والإلكترونيات الدقيقة وحماية الآثار الثقافية والعلاج الطبي، كما هو موضح في الشكل
4. تنظيف ما قبل اللحام وما بعد اللحام
يمكن استخدام تكنولوجيا التنظيف بالليزر على نطاق واسع في تنظيف ما قبل اللحام وما بعد اللحام للمواد المعدنية مثل سبائك الألومنيوم وسبائك التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والسبائك ذات درجة الحرارة العالية، والتي يمكن أن تمنع بشكل فعال توليد العيوب مثل الشوائب والمسام. بعد اللحام، يمكن استخدامه أيضًا لتنظيف الأكسدة بعد اللحام، بحيث يمكن إزالة طبقة الأكسيد المتولدة أثناء عملية اللحام مرة أخرى لاستعادة البريق المعدني.
تم استخدام تقنية التنظيف بالليزر لتنظيف طبقة أكسيد الأنوديك من سبائك الألومنيوم محليًا، وكانت لوحة اختبار اللحام النظيفة ملحومة بعقب. تم تقييم جودة اللحام عن طريق الكشف بالأشعة السينية، وتم ملاحظة وتحليل البنية المعدنية. تم اختبار تأثير إزالة طبقة الأكسيد على أداء اللحام عن طريق اختبار الشد في درجة حرارة الغرفة. كما هو مبين في الشكل 4، تظهر النتائج أنه تم تنظيف فيلم أكسيد الأنوديك تمامًا، وكانت قوة الشد لمفاصل سبائك الألومنيوم التي تم تنظيفها بالليزر 298 ~ 303 ميجا باسكال، وكانت استطالة الشد عند الكسر 6.2٪ ~ 6.5٪. كان نطاق أداء اللحام الذي تم تنظيفه بالليزر متسقًا مع أداء اللحام المكشط ميكانيكيًا. ذ
