Valymo lazeriu ir dažų šalinimo programoms pastaraisiais metais buvo skiriama daug dėmesio, nes tradiciniai dažų šalinimo būdai, tokie kaip smėliasrove ir cheminis dažų nuėmimas, kelia daug aplinkos taršos. Pats laikas pasinaudoti žalių dažų šalinimo sprendimais. Tinkamai kontroliuojant tokius parametrus kaip impulso plotis, energijos tankis, pasikartojimo dažnis ir spindulio dydis, lazeriai gali būti naudojami kokybiškam darbui atlikti ir dangoms pašalinti [1 nuoroda] Lazerinio dažų šalinimo privalumus galima apibendrinti taip:
● Mažiau eksploatacinių medžiagų
● Mažiau antrinių atliekų
● Jokių mechaninių pagrindo pažeidimų naudojant kontroliuojamus lazerio parametrus
● Geresnis sukibimas dėl sumažėjusio paviršiaus šiurkštumo
● Greičiau nei tradiciniai metodai
● Veiksmingesni už tradicinius metodus
Yra du būdai valyti lazeriu. Pirmasis yra lazerinė abliacija, kai didelės energijos impulsas arba intensyvus nuolatinis bangos spindulys generuos plazmą dangoje, o plazmos sukurta smūginė banga susprogdins dangą į daleles. Antrasis yra terminis skilimas, kai mažesnės energijos nuolatinis bangų pluoštas arba ilgas impulsas gali įkaitinti paviršių ir galiausiai išgaruoti dangą. Šie du mechanizmai parodyti 1 ir 2 paveiksluose.
1 pav. Lazerinės abliacijos žingsniai
2 pav. Terminio skilimo žingsniai
Kad ir koks būtų mechanizmas, nekontroliuojami lazerio parametrai gali pažeisti pagrindą ir sukelti problemų. Lazeriniam valymui gali būti naudojami tiek nuolatiniai, tiek impulsiniai lazeriai, tačiau svarbu suprasti skirtingą šių lazerių poveikį skirtingiems pagrindams. Nepertraukiamo lazerio sugertis substrate priklauso nuo jo bangos ilgio, o trumpesni bangos ilgiai paprastai lemia didesnę sugertį. Kita vertus, klasikinio impulsinio lazerio įsiskverbimo gylis LT į substratą nepriklauso nuo bangos ilgio ir priklauso nuo lazerio impulso pločio τp ir substrato difuzijos D, kaip parodyta 1 lygtyje.
Klasikinio impulsinio lazerio atveju, padidinus impulso plotį, padidėja abliacijos slenkstis, kuris apibrėžiamas kaip mažiausia energija, reikalinga medžiagos tūrio vienetui pašalinti pagal šią lygtį:
čia ρ yra tankis, o Hv yra garavimo šiluma (šilumos kiekis, reikalingas medžiagos masės vienetui išgarinti džauliais viename grame). Taigi ilgesni impulsai sumažina abliacijos efektyvumą. Klasikiniai impulsiniai lazeriai taip pat priklauso nuo impulsų pasikartojimo dažnio, o abliacijos efektyvumas didėja didėjant pasikartojimo dažniui.
Buvo atliktas tyrimas, tiriantis CW ir impulsinį lazerių veikimą naudojant 1,07 μm skaidulinį lazerį [2 nuoroda]. Šiame tyrime tas pats nuolatinis lazeris buvo įjungtas ir išjungtas, kad būtų sukurti ilgo pločio impulsai. Šis tyrimas parodė, kad CW režimu specifinė energija (apibrėžiama kaip energija, reikalinga medžiagos tūrio vienetui (mm3) pašalinti džauliais ir atvirkščiai proporcinga abliacijos efektyvumui) mažėja didėjant skenavimo greičiui ir lazerio galiai. Nustatyta, kad impulsinio režimo abliacijos efektyvumas priklauso nuo darbo ciklo (impulso pločio ir laiko intervalo tarp dviejų impulsų santykio). Padidinus darbo ciklą, padidėjo abliacijos efektyvumas. Tai skiriasi nuo klasikinių impulsinių lazerių, kur esant fiksuotam pasikartojimo dažniui, padidinus impulso plotį (taigi ir darbo ciklą), sumažėja abliacijos efektyvumas. 3 paveiksle palyginama specifinė energija, palyginti su galia ir skenavimo greičiu 1 kHz CW lazerio ir impulsinio lazerio (ty įjungto ir išjungto CW lazerio) ant nerūdijančio plieno pagrindo.
3 paveikslas: Kairėje diagramoje parodyta CW lazerio specifinė energija, palyginti su lazerio galia, o dešinėje diagrama rodo 1 kHz impulso specifinę energiją ir lazerio darbo ciklą
Impulsinio lazerio (ty CW lazerio, kuris įjungia ir išjungia) didžiausia galia yra 1800 W, o jo vidutinė galia beveik tokia pati kaip CW lazerio, tačiau, kaip matyti iš grafiko, specifinė energija yra beveik 2 kartų mažesnis. Impulsinis režimas, palyginti su CW režimu. Atrodo, kad CW režimas turi daugiau nuostolių, palyginti su impulsiniu režimu, nes jo lazerio galia visada yra didžiausia.
Tačiau lazerio veikimo režimas nėra vienintelis veiksnys sprendžiant, ar valymui lazeriu naudoti impulsinį (ty įjungiamą ir išjungiamą nuolatinės bangos) ar nuolatinės bangos lazerį. Nuskaitymo režimas taip pat yra dar vienas svarbus veiksnys, į kurį reikia atsižvelgti. Svarbu, kad lazerio spindulio ir dangos sąveikos laikas būtų trumpas, kad būtų pasiektas efektas
šiluminė žala yra minimali. Tai galima pasiekti naudojant trumpus impulsus su dideliu didžiausiu intensyvumu arba naudojant nuolatinį lazerį ir greitą nuskaitymo greitį.
Atsižvelgiant į tai, kad nuolatinė lazerio galia paprastai yra galingesnė, pigesnė ir tvirtesnė nei impulsiniai lazeriai, tai nėra blogas pasirinkimas valymui lazeriu. Deja, galvanometriniai skaitytuvai, tradiciškai naudojami valymui lazeriu, negali dirbti su kelių kilovatų lazeriais. Galvanometriniai skaitytuvai, naudojami didelės galios lazeriams, taip pat yra gana sunkūs ir negali veikti dideliu nuskaitymo greičiu. Todėl buvo pasiūlytas naujo tipo skaitytuvas, vadinamas daugiakampiu skaitytuvu, kuris turi tik vieną judančią dalį – daugiakampį [3 nuoroda]. Šie daugiakampiai skaitytuvai gali apdoroti didesnę lazerio galią ir, kaip įrodyta, yra tris kartus greitesni nei galvanometriniai skaitytuvai. Naudodami nedidelį sukimosi greitį, daugiakampiai skaitytuvai gali skenuoti paviršių daugiau nei 50 metrų per sekundę. Dėl didelio nuskaitymo greičio spindulio sąveikos su darbiniu paviršiumi laikas yra trumpas ir leidžia naudoti labai dideles lazerio galias. Figuygon skaitytuvas.
Apibendrinant galima pasakyti, kad pasirinkimas naudoti CW arba impulsinį lazerį (ty CW arba klasikinius trumpo impulso lazerius, kurie įjungiami ir išjungiami) priklauso nuo kelių veiksnių, tokių kaip pagrindo tipas, dangos sugeriamumas ir lazerio kaina. Daugiakampio skaitytuvo ir nuolatinio lazerio derinys užtikrina greitą nuskaitymo greitį ir yra daug žadantis pasirinkimas, kai nėra klasikinių impulsinių lazerių.
