激光清洗的實質是將高能量密度的激光束照射至工件表麵,使工件表麵的汙物、氧化層、鍍層或塗層等受熱發生瞬間熔融、燒蝕、蒸發或剝離,從(cong) 而實現工件表麵潔淨化而不損傷(shang) 基材的工藝過程,是新一代工業(ye) 清潔技術的理想選擇!
1960年,美國科學家西奧多哈羅德梅曼研製成功世界上第1台可實際利用的紅寶石激光器,從(cong) 此開啟激光造福人類的大門。接下來六十多年裏,激光技術應用領域逐漸拓寬,並在焊接、清洗、切割、打標等領域中的應用取得重要成果。
▲激光類型適用材料
國外激光清洗概念起源較早,從(cong) 厚鏽層到物體(ti) 表麵微細顆粒都可以去除。21世紀以來,我國投入大量人力、物力加強對激光清洗技術研究,伴隨著先進激光技術的發展,激光器無論是在能量輸出、波長範圍還是在激光品質、轉能效率上都實現了飛躍式的發展。
激光器發展的同時也促進我國激光清洗技術的飛速發展,激光清洗技術也成為(wei) 工業(ye) 、船舶、航空航天等高端製造領域不可或缺的清洗技術,包括輪胎模具表麵橡膠汙物的去除、金膜表麵矽油汙染物的去除以及微電子行業(ye) 的高精密清洗等。
金屬表麵的除鏽、除漆、除油和除氧化層是激光清洗目前應用最多的領域。介於(yu) 不同激光器在波長、功率等重要參數上存在的差異,不同材料、汙漬對激光器波長、功率等要求不一,在實際清洗工作中需根據實際情況選擇不同的激光清洗方法。
經過聯贏激光工藝研發團隊大量實驗驗證,MOPA激光器、複合激光器是激光清洗市場應用最為(wei) 廣泛的激光器,其次還有少量應用的二氧化碳激光器、紫外激光器、連續激光器。
MOPA脈衝(chong) 激光清洗
滿足各種材料表麵清潔
MOPA 光纖激光係統的諧振腔本身是一根光纖。MO(Master Oscillator)即主振蕩器,是一種低功率激光器,一般選擇合適波長的激光器。低功率激光器 LD(laser Diode)可以通過驅動電流直接調製輸出參數,然後通過尾纖把由 LD 產(chan) 生的信號光耦合進 PA(Power Amplifier)功率放大係統進行信號光的放大。
MOPA激光器是激光清洗應用最為(wei) 廣泛的一種,由於(yu) MOPA 光纖激光係統可以嚴(yan) 格按照耦合進係統的種子信號源進行放大,不會(hui) 改變激光的相關(guan) 特性如中心波長、脈衝(chong) 波形和脈寬。因此參數調節維度更高,範圍更廣,針對不同材料的不同應用場景,適應性更強,工藝窗口區間更大,滿足各種材料表麵清潔。
另外,MOPA激光器具有較高的激光能量餘(yu) 量,可以通過改善激光清洗裝置,如加大激光加工光斑,配合智能化係統等,實現激光清洗裝備升級。值得一提的是,由於(yu) MOPA激光器具有優(you) 良的性能和靈活的場景適用性,在新能源電池等新興(xing) 產(chan) 業(ye) 應用尤為(wei) 廣泛。
▲MOPA激光器在激光清洗中的應用
複合激光清洗
除漆的最佳選擇
激光複合清洗通過半導體(ti) 連續激光作為(wei) 熱傳(chuan) 導輸出,使待清洗附著物吸收能量產(chan) 生氣化、等離子雲(yun) ,並在金屬材料和附著物之間形成熱膨脹壓力,降低兩(liang) 者層間結合力。當激光器輸出高能脈衝(chong) 激光束時,產(chan) 生的振動衝(chong) 擊波使結合力不強的附著物直接脫離金屬表麵,從(cong) 而實現激光快速清洗。
▲動力電池殼體(ti) 除漆(來源:聯贏激光)
激光複合清洗同時將連續激光和脈衝(chong) 激光功能性複合,形成1+1>2的處理特點。速度快、效率高、清洗品質更加均勻,針對不同的材料,還可使用不同波長的激光器同時進行清洗以達到清除汙漬的目的。
▲發卡電機除漆(來源:聯贏激光)
目前,激光複合清洗被廣泛應用在船舶、汽修、橡膠模具、高端機床、軌道以及環保等領域,有效清除物件表麵樹脂、油漆、油汙、汙漬、汙垢、鏽蝕、塗層、鍍層以及氧化層。
例如,在較厚塗層材料激光清洗中,單一激光多脈衝(chong) 能量輸出量大,成本高,采用脈衝(chong) 激光-半導體(ti) 激光複合清洗,可快速、有效提高清洗質量,且不造成基材損傷(shang) ;在鋁合金等高反射材料激光清洗中,單一激光存在反射率大等問題,采用脈衝(chong) 激光-半導體(ti) 激光複合清洗,在半導體(ti) 激光熱導傳(chuan) 輸的作用下,增大金屬表麵氧化層能量吸收率,使脈衝(chong) 激光束能夠更快剝離氧化層,從(cong) 而更有效的提高清除效率,尤其除漆效率提高2倍以上。
二氧化碳激光清洗
清除非金屬材料的不二選擇
二氧化碳激光器是以CO2氣體(ti) 作為(wei) 工作物質的氣體(ti) 激光器,裏麵充以CO2氣體(ti) 和其他輔助氣體(ti) (氦氣和氮氣以及少量的氫或氙氣),具有較好的方向性、單色性和頻率穩定性。由於(yu) 放電管通常由玻璃或石英材料製成,常見的CO2激光器有玻璃管CO2激光器和金屬射頻管CO2激光器兩(liang) 種。
▲除膠(來源:聯贏激光)
基於(yu) 本身具有的獨特波長,CO2激光器是除膠、除塗層、除油墨等非金屬材料表麵清洗的不二選擇。例如,使用 CO2激光器去除鋁合金表麵的複合漆層,既不損傷(shang) 陽極氧化膜表麵,又不令其厚度減小。聯贏激光在3C產(chan) 業(ye) PCB油墨清洗、新能源動力電池極片軋輥膠清洗、軟包極耳封口有著豐(feng) 富的激光清洗解決(jue) 方案,能夠為(wei) 客戶提供定製化需求。
▲軟包極耳封口除膠(來源:聯贏激光)
紫外激光清洗
使用精密器件
用於(yu) 激光微細加工的紫外激光器主要有準分子激光器和全固態激光器。紫外激光波長短,單光子能量高,能夠直接打斷材料間連接的化學鍵,材料以氣態或微粒的形式被剝離表麵,加工過程中產(chan) 生的熱影響區小,在微細製造中具有獨特優(you) 勢,如 Si、GaN 等半導體(ti) 材料,石英、藍寶石等光學晶體(ti) ,以及聚酰亞(ya) 胺(PI)、聚碳酸酯(PC)等高聚物材料,能夠有效提高製造品質。
▲芯片引腳清洗 (來源:聯贏激光)
紫外激光被認為(wei) 是精密電子領域最佳的激光清洗方案,其最有特點的精細“冷”加工技術在不改變物體(ti) 物理性質的同時,對表麵進行微加工和處理,能廣泛應用於(yu) 通訊、光學、軍(jun) 事、刑偵(zhen) 、醫療等各個(ge) 行業(ye) 和領域。例如,5G 時代催生了 FPC 加工市場需求。紫外激光機的應用讓 FPC 等材料的精密冷加工成為(wei) 可能。
連續光纖激光清洗
清除金屬表麵浮鏽
連續光纖激光器工作原理是由泵浦源發出的泵浦光通過一麵反射鏡耦合進入增益介質中,由於(yu) 增益介質為(wei) 摻稀土元素光纖,因此泵浦光被吸收,吸收了光子能量的稀土離子發生能級躍遷並實現粒子數反轉,反轉後的粒子經過諧振腔,由激發態躍遷回基態,釋放能量,並形成穩定的激光輸出,最大優(you) 勢是可以連續出光。
▲焊後清洗(來源:聯贏激光)
實際激光清洗應用中,連續光纖激光器應用較少,但也有少量應用,例如一些大型鋼結構、管道等,由於(yu) 體(ti) 積大散熱快,對基材損傷(shang) 要求不高,則可以選擇連續激光器。
▲除鏽(來源:聯贏激光)
值得一提的是,隨著環形光斑技術的突破及穩定,具備工藝調整方便,操作簡單等優(you) 勢的環形光纖激光器在焊接、清洗領域得到廣泛普及,經過聯贏激光工藝中心工程師大量實驗證明,該技術用於(yu) 除浮鏽,能極大地提高清洗效率。
綠色智造大勢所趨,隨著科技的進步以及環保要求的提高,激光清洗將會(hui) 更深度更全麵的參與(yu) 到中國製造業(ye) 產(chan) 業(ye) 迭代的過程中,成為(wei) 行業(ye) 清潔生產(chan) 的主力清潔方式。聯贏激光秉持聯合共贏、智造未來的理念,針對各行各業(ye) 焊接、清洗需求,有著豐(feng) 富的激光裝備解決(jue) 方案!
轉載請注明出處。