Lāzera tīrīšanai un krāsas noņemšanai pēdējos gados ir pievērsta liela uzmanība, jo tradicionālās krāsas noņemšanas metodes, piemēram, smilšu strūklu un ķīmiskā krāsas noņemšana, rada lielu vides piesārņojumu. Ir pienācis laiks izmantot zaļās krāsas noņemšanas risinājumus. Pareizi kontrolējot tādus parametrus kā impulsa platums, enerģijas blīvums, atkārtošanās biežums un staru kūļa lielums, lāzerus var izmantot kvalitatīva darba veikšanai un pārklājumu noņemšanai [1. atsauce] Lāzerkrāsu noņemšanas priekšrocības var apkopot šādi:
● Mazāk izejmateriālu
● Samazināti sekundārie atkritumi
● Nav mehānisku substrāta bojājumu, jo tiek izmantoti kontrolēti lāzera parametri
● Labāka saķere, jo samazinās virsmas raupjums
● Ātrāk nekā tradicionālās metodes
● Efektīvāka nekā tradicionālās metodes
Ir divi veidi, kā panākt lāzertīrīšanu. Pirmais ir lāzera ablācija, kur augstas enerģijas impulss vai intensīvs nepārtraukts viļņu stars pārklājumā radīs plazmu, un plazmas radītais triecienvilnis pārklājumu sadalīs daļiņās. Otrais ir termiskā sadalīšanās, kur zemākas enerģijas nepārtraukts viļņu stars vai garš impulss var sildīt virsmu un galu galā iztvaikot pārklājumu.
Lai kāds būtu mehānisms, nekontrolēti lāzera parametri var sabojāt substrātu un radīt problēmas. Lāzera tīrīšanai var izmantot gan nepārtrauktus, gan impulsu lāzerus, taču ir jāsaprot atšķirīgā ietekme, ko šie lāzeri rada uz dažādiem substrātiem. Nepārtraukta lāzera absorbcija ar substrātu ir atkarīga no tā viļņa garuma, un īsāki viļņu garumi parasti rada lielāku absorbciju. No otras puses, klasiskajam impulsa lāzeram iespiešanās dziļums LT substrātā nav atkarīgs no viļņa garuma un tā vietā ir atkarīgs no lāzera impulsa platuma τp un substrāta difūzijas koeficienta D, kā parādīts 1. vienādojumā.
Klasiskajam impulsa lāzeram, palielinot impulsa platumu, palielinās ablācijas slieksnis, kas tiek definēts kā minimālā enerģija, kas nepieciešama, lai noņemtu materiāla tilpuma vienību saskaņā ar šādu vienādojumu:
kur ρ ir blīvums un Hv ir iztvaikošanas siltums (siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai iztvaicētu materiāla masas vienību džoulos uz gramu). Tādējādi garāki impulsi samazina ablācijas efektivitāti. Klasiskie impulsu lāzeri ir atkarīgi arī no impulsa atkārtošanās ātruma, kur ablācijas efektivitāte palielinās, palielinoties atkārtošanās ātrumam.
Ir veikts pētījums, lai izpētītu lāzera CW un impulsa darbības režīmus, izmantojot 1,07 μm šķiedru lāzeru [Atsauce 2]. Šajā pētījumā viens un tas pats CW lāzers tika ieslēgts un izslēgts, lai iegūtu gara platuma impulsus. Šajā pētījumā konstatēts, ka CW režīmā īpatnējā enerģija (definēta kā enerģija, kas nepieciešama, lai noņemtu materiāla tilpuma vienību (mm3) džoulos un ir apgriezti proporcionāla ablācijas efektivitātei) samazinās, palielinoties skenēšanas ātrumam un lāzera jaudai. Tika konstatēts, ka impulsa režīmam ablācijas efektivitāte ir atkarīga no darba cikla (impulsa platuma attiecība pret laika intervālu starp diviem impulsiem). Palielinot darba ciklu, palielinājās ablācijas efektivitāte. Tas ir pretstatā klasiskajiem impulsu lāzeriem, kur ar fiksētu atkārtošanās ātrumu, palielinot impulsa platumu (un līdz ar to arī darba ciklu), samazinās ablācijas efektivitāte. 3. attēlā ir salīdzināta īpatnējā enerģija pret jaudu un skenēšanas ātrumu 1 kHz CW lāzeram un impulsa lāzeram (ti, CW lāzeram, kas ir ieslēgts un izslēgts) uz nerūsējošā tērauda pamatnes.
Impulsu lāzera (ti, CW lāzera, kas ir ieslēgts un izslēgts) maksimālā jauda ir 1800 W un vidējā jauda gandrīz tāda pati kā CW lāzeram, taču, kā redzams attēlā, īpatnējā enerģija ir gandrīz 2 reizes mazāka. . Impulsu režīms pret CW režīmu. Šķiet, ka CW režīmam ir vairāk zudumu nekā impulsa režīmam, jo lāzera jauda vienmēr ir maksimālā vērtībā.
Tomēr lāzera darbības režīms nav vienīgais apsvērums, lemjot, vai lāzera tīrīšanai izmantot impulsu (ti, nepārtraukta viļņa ieslēgšana un izslēgšana) vai nepārtrauktu viļņu lāzeru. Vēl viens svarīgs apsvērums ir skenēšanas modelis. Ir svarīgi, lai mijiedarbības laiks starp lāzera staru un pārklājumu būtu īss, lai termisko bojājumu ietekme būtu minimāla. To var panākt, izmantojot īsus impulsus ar augstu maksimālo intensitāti vai izmantojot nepārtrauktu lāzeru un lielu skenēšanas ātrumu.
Ņemot vērā, ka nepārtraukta lāzera jauda parasti ir jaudīgāka, lētāka un izturīgāka nekā impulsu lāzeri, tā nav slikta izvēle lāzera tīrīšanai. Diemžēl galvanometra skeneri, ko tradicionāli izmanto lāzera tīrīšanai, nevar apstrādāt vairāku kilovatu lāzerus. Galvanometru skeneri, ko izmanto lieljaudas lāzeriem, ir arī diezgan smagi un nevar darboties ar lielu skenēšanas ātrumu. Tāpēc ir ierosināts jauns skenera veids, ko sauc par daudzstūra skeneri, kuram ir tikai viena kustīga daļa, daudzstūris [3. atsauce]. Šie daudzstūru skeneri spēj apstrādāt lielāku lāzera jaudu, un ir pierādīts, ka tie ir trīs reizes ātrāki nekā galvanometra skeneri. Izmantojot nelielus rotācijas ātrumus, daudzstūru skeneri var radīt virsmas skenēšanas ātrumu, kas pārsniedz 50 metrus sekundē. Šis lielais skenēšanas ātrums nodrošina īsu staru mijiedarbības laiku ar darba virsmu un ļauj izmantot ļoti lielu lāzera jaudu. 4. attēlā parādīts daudzstūru skenera dizains.
Rezumējot, izvēle lāzera tīrīšanai izmantot CW vai impulsa lāzeru (ti, CW vai klasiskos īsu impulsu lāzerus, kas tiek ieslēgti un izslēgti) ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, piemēram, substrāta veida, pārklājuma absorbcijas, un lāzera izmaksas. Daudzstūra skenera un nepārtraukta lāzera kombinācija var nodrošināt lielu skenēšanas ātrumu, un tā ir daudzsološa iespēja, ko var apsvērt, ja nav pieejami klasiskie impulsu lāzeri.
