Le nettoyage laser est une méthode efficace pour éliminer les particules et les films de saleté de différentes tailles présentes à la surface de matériaux divers. Grâce à un laser continu ou pulsé de haute brillance et de forte directionnalité, focalisé optiquement et mis en forme, le faisceau laser est dirigé vers la surface du matériau contaminé. Les contaminants absorbent l'énergie laser, ce qui induit une série de processus physico-chimiques complexes tels que la vibration, la fusion, la combustion, voire la gazéification. Ces processus permettent d'éliminer les contaminants de la surface du matériau. Même lors du passage du laser sur la surface nettoyée, la grande majorité des particules sont réfléchies, préservant ainsi le substrat et garantissant un nettoyage efficace.L'image suivante illustre le nettoyage et l'élimination de la rouille en surface du filetage.
Le nettoyage laser peut être classé selon différentes normes. Par exemple, selon le procédé de nettoyage laser (remplissage de film liquide de la surface du substrat), on distingue le nettoyage laser à sec et le nettoyage laser humide. Le premier consiste en l'irradiation directe de la surface contaminée par le laser, tandis que le second nécessite l'application préalable d'un film liquide ou d'une humidité sur la surface à nettoyer. Le nettoyage laser humide est très efficace, mais il requiert l'application manuelle d'un film liquide dont la composition ne doit pas altérer la nature même du matériau du substrat. De ce fait, le nettoyage laser humide présente certaines limitations par rapport au nettoyage laser à sec. Le nettoyage laser à sec reste actuellement la méthode la plus répandue ; il utilise le faisceau laser pour irradier directement la surface de la pièce afin d'éliminer les particules et les films minces.
LaserDry Cpenché
Le principe de base du nettoyage à sec au laser est l'irradiation laser d'une particule et d'un substrat matériel, la conversion instantanée de l'énergie lumineuse absorbée en chaleur, provoquant une expansion thermique instantanée de la particule ou du substrat ou des deux, entre la particule et le substrat une accélération instantanée générée, la force générée par l'accélération surmontant l'adsorption entre la particule et le substrat, de sorte que la particule se détache de la surface du substrat.
Selon les différentes méthodes d'absorption du nettoyage à sec laser, ce dernier peut être divisé en deux formes principales :
1.Fou bien le point de fusion est supérieur à celui du matériau de base (ou les différences de taux d'absorption laser) des particules de poussière : les particules absorbent le rayonnement laser plus fortement que le substrat (a) ou inversement (b). L'énergie lumineuse absorbée par les particules est alors convertie en énergie thermique, provoquant leur dilatation thermique. Bien que cette dilatation soit très faible, elle se produit sur une période très courte, ce qui engendre une forte accélération instantanée sur le substrat. Simultanément, la force exercée par le substrat sur les particules est supérieure à la force d'adsorption mutuelle, ce qui permet aux particules de se détacher du substrat. Ce principe est illustré par le schéma de la figure 1..
2. Pour le point d'ébullition inférieur de la saleté : la saleté de surface absorbe directement l'énergie laser, l'ébullition à haute température provoque une évaporation instantanée, la vaporisation directe élimine la saleté, le principe est illustré à la figure 2.
LaserWet CpenchéPprincipe
Le nettoyage laser humide, également appelé nettoyage à la vapeur laser, se distingue du nettoyage à sec par la présence d'une fine couche de film liquide (quelques microns d'épaisseur) sur la surface des pièces à nettoyer. Sous l'effet du rayonnement laser, la température du film liquide augmente instantanément, provoquant une réaction de gazéification qui génère de nombreuses bulles. L'explosion de ces bulles, due à l'impact des particules sur le substrat, permet de vaincre la force d'adsorption. Selon le coefficient d'absorption de la longueur d'onde du laser par les particules, le film liquide et le substrat, on distingue trois types de nettoyage laser humide.
1.Forte absorption de l'énergie laser par le substrat
Lors de l'irradiation laser du substrat et du film liquide, l'absorption du laser par le substrat est bien supérieure à celle du film liquide. Il en résulte une vaporisation explosive à l'interface entre le substrat et le film liquide, comme illustré dans la figure ci-dessous. Théoriquement, plus la durée d'impulsion est courte, plus il est facile de générer une surchauffe à la jonction, ce qui amplifie l'impact explosif.
2. Forte absorption de l'énergie laser par la membrane liquide
Le principe de ce nettoyage repose sur l'absorption de la majeure partie de l'énergie laser par le film liquide, suivie d'une vaporisation explosive à sa surface, comme illustré ci-dessous. Dans ce cas, l'efficacité du nettoyage laser est moindre qu'avec l'absorption par le substrat, car l'explosion se produit alors à la surface du film liquide. Lors de l'absorption par le substrat, les bulles et les explosions se forment à l'interface entre le substrat et le film liquide, et l'impact explosif repousse plus facilement les particules de la surface du substrat. Par conséquent, le nettoyage par absorption par le substrat est plus efficace.
3.Le substrat et la membrane liquide absorbent conjointement l'énergie laser
À ce stade, l'efficacité du nettoyage est très faible. Après l'irradiation laser du film liquide, une partie de l'énergie laser est absorbée et dispersée dans le film. Ce dernier entre en ébullition, produisant des bulles. L'énergie laser restante est absorbée par le substrat, comme illustré sur la figure. Cette méthode nécessite une grande quantité d'énergie laser pour produire l'ébullition des bulles avant l'explosion. Par conséquent, son efficacité est très faible.
Le nettoyage laser humide, utilisant l'absorption par le substrat, crée un film liquide et provoque une surchauffe de la jonction substrat-liquide, ainsi que des bulles à l'interface. Contrairement au nettoyage à sec, le nettoyage humide exploite l'explosion de ces bulles générées par l'impact du laser. Il est possible d'ajouter des substances chimiques au film liquide pour induire une réaction chimique entre les particules polluantes et le substrat, réduisant ainsi l'adhérence de ces dernières et le seuil de nettoyage laser. Le nettoyage humide améliore donc l'efficacité du nettoyage, mais présente certains inconvénients : l'introduction du film liquide peut entraîner une nouvelle contamination et son épaisseur est difficile à contrôler.
FacteursAaffectant leQqualité deLaserCpenché
Effet deLaserWlongueur moyenne
Le principe du nettoyage laser repose sur l'absorption du laser. Par conséquent, le choix de la source laser doit avant tout prendre en compte les caractéristiques d'absorption de la lumière par la pièce à nettoyer, afin de sélectionner une longueur d'onde laser adaptée. De plus, des recherches expérimentales menées par des scientifiques étrangers ont démontré que, pour des particules polluantes présentant les mêmes caractéristiques, plus la longueur d'onde est courte, plus le pouvoir nettoyant du laser est élevé et plus le seuil de nettoyage est bas. Il apparaît donc que, pour optimiser l'efficacité du nettoyage et respecter les caractéristiques d'absorption de la lumière par le matériau, il convient d'opter pour une longueur d'onde laser plus courte.
Effet dePpuissanceDdensité
En nettoyage laser, la densité de puissance du laser présente un seuil de dommage maximal et un seuil de nettoyage minimal. Dans cette plage, plus la densité de puissance est élevée, plus le pouvoir de nettoyage est important et plus l'effet est marqué. Il est donc essentiel de ne pas endommager le substrat et, pour maximiser la densité de puissance, de l'augmenter autant que possible.
Effet dePulseWidth
Le laser La source du nettoyage laser peut être continue ou pulsée. Le laser pulsé, capable de fournir une puissance de crête très élevée, répond aisément aux exigences de seuil. Il a été constaté que, lors du nettoyage du substrat, l'impact thermique est moindre avec un laser pulsé qu'avec un laser continu.
LeEeffet deSmise en conserveSuriné etNnombre deTtemps
Lors du nettoyage laser, plus la vitesse de balayage est élevée, moins il y a de passages nécessaires, et plus le nettoyage est efficace. Cependant, cela peut nuire à son efficacité. Par conséquent, en pratique, il convient de choisir la vitesse de balayage et le nombre de passages appropriés en fonction des caractéristiques du matériau de la pièce à nettoyer et du niveau de pollution. Le taux de recouvrement des passages, entre autres, influe également sur le résultat du nettoyage.
Effet de l'Amont deDefocusing
Le nettoyage laser s'effectue principalement par une combinaison de lentilles de focalisation pour la convergence du faisceau. Lors du nettoyage proprement dit, en cas de défocalisation, plus le degré de défocalisation est important, plus le point focalisé sur le matériau est grand, plus la zone de balayage est étendue et plus l'efficacité est élevée. À puissance totale constante, plus le degré de défocalisation est faible, plus la densité de puissance du laser est élevée et plus la capacité de nettoyage est importante.
Résumé
Le nettoyage laser, n'utilisant ni solvants chimiques ni autres consommables, est respectueux de l'environnement, sûr d'utilisation et présente de très nombreux avantages :
1. Écologique et respectueux de l'environnement, sans utilisation de produits chimiques ni de solutions de nettoyage.,
2. Les déchets de nettoyage sont principalement composés de poudre solide, de petite taille, faciles à collecter et à recycler.,
3. Les fumées issues du nettoyage sont faciles à absorber et à manipuler, peu bruyantes et sans danger pour la santé.,
4. Nettoyage sans contact, sans résidus de produit, sans pollution secondaire,
5. Un nettoyage sélectif est possible, sans endommager les supports.,
6. Aucune consommation de fluide de travail, uniquement de l'électricité, faibles coûts d'utilisation et d'entretien,
7. EFacilité d'automatisation, réduction de l'intensité du travail,
8. Adapté aux zones ou surfaces difficiles d'accès, aux environnements dangereux ou à risque.
Maven Laser Automation Co., Ltd. est un fabricant professionnel de machines de soudage, de nettoyage et de marquage laser depuis 14 ans. Depuis 2008, Maven Laser se concentre sur le développement et la production de divers types de machines de gravure, de soudage, de marquage et de nettoyage laser. Grâce à une gestion performante, une solide expertise en recherche et développement et une stratégie d'internationalisation affirmée, Maven Laser a mis en place un système de vente et de service après-vente optimal en Chine et à l'international, et s'est imposée comme une marque de référence mondiale dans l'industrie laser.
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Date de publication : 5 mai 2023
