Gadsimtu pēc tam, kad profesors Teodors Harolds Maimans izgudroja pasaulē pirmo rubīna lāzeru, cits pēc cita parādījās dažādās jomās izmantojami lāzeri. Lāzertehnoloģiju pielietojums ir veicinājis strauju zinātnes un tehnoloģiju attīstību medicīnas, iekārtu ražošanas, precizitātes mērījumu un pārstrādes inženierijas jomās, kā arī ir paātrinājis sociālā progresa tempu.
Astoņdesmitajos gados lāzera stari tika apstaroti uz dažu priekšmetu piesārņotajām daļām, un apstarotās vielas tika pakļautas virknei fizikālu un ķīmisku procesu, piemēram, vibrācijas, kušanas, iztvaikošanas un sadegšanas. Virsmas piesārņotāji galu galā atdalījās no priekšmetu virsmas, panākot piesārņojošo vielu noņemšanu. Kopš tā laika cilvēki ir sākuši pētīt lāzertīrīšanu. Pēc gadu desmitiem ilgas attīstības lāzera tīrīšanas tehnoloģija ir pārgājusi no laboratorijas pētījumiem uz ražošanas pielietojumiem, un dažādas lāzera tīrīšanas iekārtas pakāpeniski ir iekļuvušas moderno viedo ražošanas iekārtu rindās.
1. Lāzertīrīšanas un tradicionālo tīrīšanas metožu salīdzinājums
Lāzera tīrīšanas tehnoloģija attiecas uz augstas frekvences un augstas enerģijas lāzera impulsu izmantošanu, lai apstarotu apstrādājamā priekšmeta virsmu. Pārklājuma slānis un piesārņojuma slānis var nekavējoties absorbēt fokusēto lāzera enerģiju, izraisot eļļas, rūsas vai pārklājuma tūlītēju iztvaikošanu vai nolobīšanos, kā arī ātri un efektīvi noņemt virsmas stiprinājumus vai virsmas pārklājumus. Lāzera impulsi ar ļoti īsu darbības laiku nesabojās metāla pamatni pie atbilstošiem parametriem. 1. attēlā parādītas lāzera tīrīšanas mikroskopiskās parādības dažādos gazifikācijas apstrādes un mikrotrieciena fragmentācijas mehānismos.
Salīdzinot ar tradicionālajām tīrīšanas metodēm, lāzera tīrīšanai ir dažas priekšrocības, kuras nevar sasniegt ar tradicionālajām tīrīšanas metodēm. Lāzera tīrīšana ir bezkontakta tīrīšanas metode, kas rada nelielus substrāta bojājumus. Tam ir augsta elastība, stabilitāte un automatizācijas īpašības, laba tīrīšanas kvalitāte, augsta precizitāte un vides aizsardzība. Tā ir "zaļa" automatizēta tīrīšanas iekārta. 1. tabulā ir salīdzinātas dažādas tīrīšanas metodes.
2. Lāzera tīrīšanas sistēmas sastāvs
Lai gan tīrīšanas iekārtas ir atšķirīgas, galvenās sastāvdaļas būtībā ir līdzīgas, tostarp datorvadības sistēma, lāzersistēma, staru regulēšanas sistēma utt., sk. 2. attēlu. Turklāt ir iekļauts arī daži atbalsta aprīkojums: piemēram, putekļu noņemšanas un attīrīšanas sistēma , manipulators, lāzera izraisīts sadalījuma spektrometrs (LIBS), vizuālās pozicionēšanas sistēma un termiskās attēlveidošanas sistēma.
Tīrīšanas laikā datorsistēmai ir galvenā komunikācijas loma, kas vienlaikus kontrolē lāzeru un optiskā ceļa regulēšanas sistēmu. Lāzera staru pārraida optiskā šķiedra un tas nonāk stara regulēšanas sistēmā. Pēc stara fokusēšanas vietas diametrs sasniedz ļoti mazu izmēru un regulāri iedarbojas uz metāla tīrīšanas sagataves virsmu.
3. Plašs lāzera tīrīšanas tehnoloģijas pielietojums
Lāzera tīrīšana tiek izmantota kā tīrīšanas process rūpnieciskajā ražošanā, kas var efektīvi noņemt rūsu, netīrumus, krāsu, oglekļa nogulsnes, dažādus pārklājumus. Tas ir plaši izmantots dažādās jomās, piemēram, aviācijā, dzelzceļa transportlīdzekļos, mikroelektronikā, kultūras relikviju aizsardzībā un ārstniecībā, kā parādīts attēlā.
4.Pirmsmetināšanas un pēcmetināšanas tīrīšana
Lāzera tīrīšanas tehnoloģiju var plaši izmantot metāla materiālu, piemēram, alumīnija sakausējumu, titāna sakausējumu, nerūsējošā tērauda un augstas temperatūras sakausējumu pirmsmetināšanas un pēcmetināšanas tīrīšanai, kas var efektīvi novērst defektu, piemēram, ieslēgumu un poru, rašanos. Pēc metināšanas to var izmantot arī pēcmetināšanas oksidācijas tīrīšanai, lai atkal varētu noņemt metināšanas procesā radušos oksīda slāni, lai atjaunotu metālisko spīdumu.
Lāzera tīrīšanas tehnoloģija tika izmantota, lai lokāli notīrītu alumīnija sakausējuma anodiskā oksīda plēvi, un notīrītā metināšanas testa plāksne tika sadurmetināta. Metināšanas kvalitāte tika novērtēta ar rentgenstaru noteikšanu, un tika novērota un analizēta metalogrāfiskā struktūra. Oksīda plēves noņemšanas ietekme uz metinājuma veiktspēju tika pārbaudīta ar stiepes testu istabas temperatūrā. Kā parādīts 4. attēlā, rezultāti liecina, ka anodiskā oksīda plēve tika rūpīgi iztīrīta, ar lāzeru notīrītā alumīnija sakausējuma savienojuma stiepes izturība bija 298–303 MPa, un stiepes pagarinājums pārrāvuma brīdī bija 6,2–6,5%. Ar lāzeru tīrītās metināšanas veiktspējas diapazons atbilda mehāniski noskrāpētās metinātās šuves veiktspējas diapazonam. Th
