Дар солҳои охир, тозакунии лазерӣ ба яке аз нуқтаҳои асосии таҳқиқот дар соҳаи истеҳсолоти саноатӣ табдил ёфтааст, ки таҳқиқот раванд, назария, таҷҳизот ва татбиқро фаро мегирад. Дар татбиқи саноатӣ, технологияи тозакунии лазерӣ тавонист шумораи зиёди сатҳҳои гуногуни зеризаминиро боэътимод тоза кунад, ашёро, аз ҷумла пӯлод, алюминий, титан, шиша ва маводҳои композитӣ ва ғайраро тоза кунад, ки соҳаҳои татбиқӣ кайҳонӣ, авиатсия, киштиронӣ, роҳи оҳани баландсуръат, автомобилсозӣ, қолаб, нерӯи ҳастаӣ ва баҳрӣ ва дигар соҳаҳоро фаро мегиранд.
Технологияи тозакунии лазерӣ, ки аз солҳои 1960 сарчашма мегирад, дорои бартариҳои таъсири хуби тозакунӣ, доираи васеи истифода, дақиқии баланд, бетамосӣ ва дастрасӣ мебошад. Дар истеҳсолоти саноатӣ, истеҳсолот ва нигоҳдорӣ ва дигар соҳаҳо доираи васеи дурнамои татбиқ доранд, интизор меравад, ки қисман ё пурра усулҳои анъанавии тозакуниро иваз кунад ва ба умедбахштарин технологияи тозакунии сабз дар асри 21 табдил ёбад.
Усули тозакунии лазерӣ
Раванди тозакунии лазерӣ хеле мураккаб аст, ки механизмҳои гуногуни тозакунии маводро дар бар мегирад. Барои усули тозакунии лазерӣ, раванди тозакунӣ метавонад дар як вақт механизмҳои гуногунро дар бар гирад, ки асосан ба таъсири мутақобилаи байни лазер ва мавод, аз ҷумла аблятсияи сатҳи мавод, таҷзия, ионизатсия, вайроншавӣ, обшавӣ, сӯзиш, бухоршавӣ, ларзиш, пошидан, васеъшавӣ, камшавӣ, таркиш, пӯсткунӣ, рехтани мавод ва дигар тағйироти физикӣ ва химиявӣ вобаста аст.
Дар айни замон, усулҳои маъмулии тозакунии лазерӣ асосан сетоанд: тозакунии аблятсияи лазерӣ, тозакунии лазерӣ бо плёнкаи моеъ ва усулҳои тозакунии мавҷи зарбаи лазерӣ.
Усули тоза кардани аблятсияи лазерӣ
Механизмҳои асосии методологӣ васеъшавии гармӣ, бухоршавӣ, аблятсия ва таркиши фаза мебошанд. Лазер мустақиман ба маводе, ки аз сатҳи субстрат тоза карда мешавад, таъсир мерасонад ва шароити муҳити зист метавонад ҳаво, гази нодир ё вакуум бошад. Шароити корӣ содда аст ва бештар барои тоза кардани гуногунии рӯйпӯшҳо, рангҳо, зарраҳо ё ифлосӣ истифода мешавад. Диаграммаи зер диаграммаи раванди тозакунии усули аблятсияи лазерро нишон медиҳад.
Ҳангоми таъсири нури лазерӣ ба сатҳи мавод, субстрат ва маводҳои тозакунӣ васеъшавии гармии аввалияро ба вуҷуд меоранд. Бо афзоиши вақти таъсири мутақобилаи лазер бо маводи тозакунӣ, агар ҳарорат аз остонаи кавитатсияи маводи тозакунӣ пасттар бошад, раванди тағйирёбии физикии маводи тозакунӣ танҳо фарқи байни маводи тозакунӣ ва коэффитсиенти васеъшавии гармии субстрат боиси фишор дар сатҳи байни мавод, каҷшавӣ, кандашавӣ аз сатҳи субстрат, кафидан, шикастани механикӣ, майдакунии ларзиш ва ғайра мегардад, маводи тозакунӣ бо роҳи ҷараёнӣ ё тозакунии сатҳи субстрат хориҷ карда мешавад.
Агар ҳарорат аз ҳарорати остонаи газификатсияи маводи тозакунанда баландтар бошад, ду ҳолат ба миён меояд: 1) остонаи аблятсияи маводи тозакунанда аз субстрат камтар аст; 2) остонаи аблятсияи маводи тозакунанда аз субстрат зиёдтар аст.
Ин ду ҳолати маводи тозакунӣ инҳоянд: обшавӣ, кавитатсия ва аблятсия ва дигар тағйироти физикию химиявӣ. Механизми тозакунӣ мураккабтар аст, илова бар таъсири гармӣ, он инчунин метавонад аз шикастани пайванди молекулавӣ байни маводи тозакунӣ ва субстратҳо, таҷзия ё вайроншавии маводи тозакунӣ, таркиши фаза, газикунонии маводи тозакунӣ, ионизатсияи фаврӣ ва тавлиди плазма иборат бошад.
(1)Тозакунии лазерӣ бо плёнкаи моеъ
Механизми усул асосан аз бухоршавии ҷӯшон ва ларзиши плёнкаи моеъ ва ғайра иборат аст. Истифодаи зарурати интихоби дарозии мавҷи мувофиқи лазер, барои ҷуброни норасоии фишори таъсир дар раванди тозакунии аблятсияи лазер, метавонад барои тоза кардани баъзе ашёҳои душвортар истифода шавад, ки тоза карданашон душвортар аст.
Тавре ки дар расми зер нишон дода шудааст, плёнкаи моеъ (об, этанол ё дигар моеъҳо) қаблан рӯи ашёи тозакунандаро пӯшонида, сипас бо лазер онро нур мепошад. Плёнкаи моеъ энергияи лазерро фурӯ мебарад, ки дар натиҷа таркиши қавии муҳити моеъ ба амал меояд, ки дар натиҷа моеъ бо суръати баланд ҳаракат мекунад ва энергия ба сатҳи маводи тозакунанда интиқол дода мешавад ва қувваи баланди таркиши муваққатӣ барои тоза кардани ифлосшавии сатҳӣ барои ноил шудан ба ҳадафҳои тозакунӣ кофӣ аст.
Усули тозакунии лазерӣ бо плёнкаи моеъ ду камбудӣ дорад.
Раванди мураккаб ва идоракунии он душвор аст.
Аз сабаби истифодаи плёнкаи моеъ, таркиби кимиёвии сатҳи субстрат пас аз тозакунӣ ба осонӣ тағйир меёбад ва моддаҳои нав ба вуҷуд меоянд.
(1)Усули тозакунии навъи мавҷи зарбаи лазерӣ
Равиш ва механизми раванд аз дуи аввал хеле фарқ мекунад, механизм асосан аз нест кардани қувваи мавҷи зарба иборат аст, ашёи тозакунанда асосан зарраҳо мебошанд, асосан барои нест кардани зарраҳо (субмикрон ё наномасштаб). Талаботи раванд хеле сахт мебошанд, ҳам барои таъмини қобилияти ионизатсияи ҳаво, балки барои нигоҳ доштани масофаи муносиб байни лазер ва субстрат барои таъмини он, ки таъсири қувваи таъсир ба зарраҳо ба қадри кофӣ калон бошад.
Диаграммаи схемавии раванди тозакунии мавҷи зарбаи лазерӣ дар зер нишон дода шудааст, ки лазер ба самти зарбаи сатҳи субстрат мувозӣ мешавад ва субстрат ба тамос намерасад. Агар қисмати корӣ ё сари лазерро барои танзими фокуси лазер ба заррае, ки дар наздикии баромади лазер ҷойгир аст, ҳаракат диҳед, падидаи ионизатсияи ҳаво дар нуқтаи фокусӣ ба амал меояд, ки дар натиҷа мавҷҳои зарба ба васеъшавии босуръати сферӣ ва ба тамос бо зарраҳо дароз карда мешаванд. Вақте ки моменти ҷузъи кундаланги мавҷи зарба ба зарра аз моменти ҷузъи тӯлонӣ ва қувваи часпиши зарра зиёдтар аст, зарра бо ғелондан хориҷ карда мешавад.
Технологияи тозакунии лазерӣ
Механизми тозакунии лазерӣ асосан ба сатҳи ашё пас аз азхудкунии энергияи лазерӣ ё бухоршавӣ ва бухоршавӣ ё васеъшавии фаврии гармӣ барои бартараф кардани адсорбсияи зарраҳо дар рӯи замин асос ёфтааст, то ашё аз сатҳ хориҷ карда шавад ва сипас ҳадафи тозакунӣ ба даст оварда шавад.
Хулосаи тахминӣ чунин аст: 1. таҷзияи буғи лазерӣ, 2. тозакунии лазерӣ, 3. васеъшавии гармии зарраҳои хокӣ, 4. ларзиши сатҳи субстрат ва ларзиши зарраҳо чор ҷанба
Дар муқоиса бо раванди тозакунии анъанавӣ, технологияи тозакунии лазерӣ хусусиятҳои зеринро дорад:
1. Ин тозакунии "хушк" аст, бе маҳлули тозакунӣ ё дигар маҳлулҳои кимиёвӣ ва тозагӣ нисбат ба раванди тозакунии кимиёвӣ хеле баландтар аст.
2. Доираи тоза кардани лой ва доираи зербанди татбиқшаванда хеле васеъ аст ва
3. Тавассути танзими параметрҳои раванди лазерӣ, наметавонад ба сатҳи субстрат зарар расонад, дар асоси бартараф кардани самараноки ифлоскунандаҳо, сатҳ ба мисли нав хуб аст.
4. Тозакунии лазерӣ метавонад ба осонӣ автоматӣ карда шавад.
5. Таҷҳизоти безараргардонии лазерӣ метавонад муддати тӯлонӣ истифода шавад, хароҷоти амалиётии кам.
6. Технологияи тозакунии лазерӣ як раванди тозакунӣ аст: сабз: партовҳоро нест мекунад, хокаи сахт аст, андозаи хурд дорад, нигоҳдорӣ осон аст, асосан муҳити зистро ифлос намекунад.
Дар солҳои 1980-ум, рушди босуръати саноати нимноқилҳо дар рӯи зарраҳои ифлосшавии ниқоби кремний вафли технологияи тозакунӣ талаботи баландтарро ба миён гузошт, нуқтаи калидӣ бартараф кардани ифлосшавии микрозарраҳо ва субстрат байни қувваи бузурги адсорбсия мебошад, тозакунии анъанавии кимиёвӣ, тозакунии механикӣ ва ултрасадо наметавонанд талаботро қонеъ кунанд ва тозакунии лазерӣ метавонад чунин мушкилоти ифлосшавиро ҳал кунад, таҳқиқот ва татбиқи марбут ба он босуръат таҳия шудаанд.
Соли 1987, аввалин дархости патент барои тозакунии лазерӣ пайдо шуд. Дар солҳои 1990-ум, Zapka технологияи тозакунии лазериро дар раванди истеҳсоли нимноқилҳо бомуваффақият татбиқ кард, то микрозарраҳоро аз сатҳи ниқоб тоза кунад ва татбиқи барвақти технологияи тозакунии лазериро дар соҳаи саноат амалӣ кард. Соли 1995, муҳаққиқон аз лазери 2 кВт TEA-CO2 истифода бурданд, то рангҳои фюзеляжи ҳавопайморо бомуваффақият тоза кунанд.
Пас аз ворид шудан ба асри 21, бо рушди босуръати лазерҳои импулси ултра-кӯтоҳ, таҳқиқот ва истифодаи технологияи тозакунии лазерӣ дар ватан ва хориҷӣ тадриҷан афзоиш ёфт ва ба сатҳи маводҳои металлӣ тамаркуз карда шуд, ки маъмулан дар хориҷа тоза кардани ранги фюзеляжи ҳавопаймо, тоза кардани сатҳи қолаб, тоза кардани карбони дохилии муҳаррик ва тоза кардани сатҳи пайвандҳо пеш аз кафшер истифода мешавад. Тозакунии лазерии ҳавопаймои ҷангии FG16 аз ҷониби Институти кафшери Эдисон ИМА, вақте ки қувваи лазерӣ 1 кВт аст, ҳаҷми тозакунӣ 2,36 см3 дар як дақиқа аст.
Қобили зикр аст, ки таҳқиқот ва татбиқи тоза кардани рангҳои лазерӣ аз қисмҳои пешрафтаи композитӣ низ як нуқтаи муҳими доғ аст. Теғҳои парраки чархболҳои HG53, HG56 ва думи ҳамвор ва дигар сатҳҳои композитии ҳавопаймои ҷангии F16 дар Нерӯҳои баҳрии ИМА татбиқи тоза кардани рангҳои лазерӣ анҷом дода шудаанд, дар ҳоле ки Чин истифодаи маводҳои композитиро дар ҳавопаймоҳо дер анҷом додааст, аз ин рӯ чунин таҳқиқот асосан дар ҳолати зарурӣ қарор дорад.
Илова бар ин, истифодаи технологияи тозакунии лазерӣ барои коркарди сатҳи композитии CFRP пеш аз часпаккунӣ барои беҳтар кардани мустаҳкамии пайванд низ яке аз самтҳои таҳқиқоти ҷорӣ мебошад. Ширкати лазерӣ ба хати истеҳсолии мошинҳои Audi TT мутобиқ карда шудааст, то таҷҳизоти тозакунии лазерии нахдорро барои тоза кардани сатҳи плёнкаи оксидии чаҳорчӯбаи дар аз хӯлаи алюминийи сабук таъмин намояд. Rolls G Royce UK аз тозакунии лазерӣ барои тоза кардани плёнкаи оксидӣ дар сатҳи ҷузъҳои муҳаррики ҳавопаймоии титан истифода бурд.
Технологияи тозакунии лазерӣ дар ду соли охир босуръат рушд кардааст, хоҳ параметрҳои раванди тозакунии лазерӣ ва механизми тозакунӣ бошад, хоҳ таҳқиқоти объектҳои тозакунӣ ва хоҳ татбиқи тадқиқот пешрафти бузурге ба даст овардааст. Пас аз таҳқиқоти зиёди назариявӣ, технологияи тозакунии лазерӣ диққати тадқиқоти худро доимо ба татбиқи тадқиқот ва дар татбиқи натиҷаҳои умедбахш равона кардааст. Дар оянда, технологияи тозакунии лазерӣ дар ҳифзи ёдгориҳои фарҳангӣ ва асарҳои санъат васеътар истифода хоҳад шуд ва бозори он хеле васеъ аст. Бо рушди илм ва технология, татбиқи технологияи тозакунии лазерӣ дар саноат ба воқеият табдил меёбад ва доираи татбиқи он торафт васеътар мешавад.
Ширкати автоматикунонии лазерии Maven 14 сол боз ба саноати лазерӣ тамаркуз мекунад, мо дар аломатгузории лазерӣ тахассус дорем, мо мошини тозакунии лазерии шкаф, мошини тозакунии лазерии аробача, мошини тозакунии лазерии рюкзак ва се мошини тозакунии лазерӣ дорем, илова бар ин, мо инчунин мошини кафшери лазерӣ, мошини буриши лазерӣ ва мошини кандакорӣ кардани аломатгузории лазерӣ дорем, агар шумо ба мошини мо таваҷҷӯҳ дошта бошед, шумо метавонед моро пайгирӣ кунед ва бо мо тамос гиред.
Вақти нашр: 14 ноябри соли 2022
