Nettoyage au laser avec des lasers à fibres pulsées et pulsées
Nettoyage au laser avec des lasers à fibres pulsées et pulsées
Le nettoyage au laser utilise un faisceau laser ciblé pour vaporiser ou dépouiller rapidement les contaminants à la surface d'un matériau. Par rapport aux autres méthodes traditionnelles de nettoyage physique ou chimique, le nettoyage au laser est sans contact, sans consommables ni pollution, haute précision et lésions résiduelles. Ce processus est un choix idéal pour la nouvelle génération de technologie de nettoyage industrielle.
De plus, les lasers en fibres à haute fiabilité, stabilité et flexibilité sont devenus le meilleur choix en tant que source de faisceau de nettoyage laser. Deux types de lasers de fibres, de lasers de fibres à ondes continue (CW) et de lasers à fibres pulsés, occupent le marché du traitement des macromatériaux et du traitement précis des matériaux. Pour les applications de nettoyage laser émergentes, il se pose des questions sur la question de savoir si le laser à fibre CW ou le laser à fibre pulsé doit être utilisé. Ici, nous comparons les applications de nettoyage laser des lasers à fibres CW et des lasers à fibres pulsés, et analysons leurs caractéristiques respectives et leurs scénarios d'application applicables. Cet article fournit une référence utile lors du choix de la technologie de nettoyage laser correspondante.
Nous utilisons deux modèles de lasers pour nettoyer différents types de matériaux: l'un est l'alliage d'aluminium avec de la peinture blanche (environ 20 µm) et une autre est de l'acier au carbone avec de la peinture blanche (environ 40 µm). Les performances de nettoyage sont obtenues en ajustant la largeur d'impulsion (100 ns, 200 ns et 500 ns), la fréquence (20–60 kHz) et la vitesse de balayage (1500–9600 mm / s). Les figures 1 et 2 montrent les performances de nettoyage par les lasers d'essai détaillés dans le tableau.
Pour les lasers à fibres pulsés, un laser à faible fréquence est plus susceptible de nuire au substrat pendant le processus de nettoyage, et un laser avec une largeur d'impulsion étroite (environ 100 ns) pourrait nettoyer la peinture plus facilement. Il est essentiel d'équilibrer la chaleur entre le nettoyage de la peinture et la fonte du substrat (effet de chaleur). Un laser à fibre pulsé avec une structure d'amplificateur de puissance d'oscillateur maître (MOPA) offre l'avantage d'un contrôle de la chaleur précis, qui est un point critique pendant le processus de nettoyage.
Avec un laser à fibre CW, plus la vitesse de balayage est lente, plus les dommages du substrat sont élevés. Cependant, lorsque la vitesse est supérieure au seuil, une vitesse plus rapide provoquera un nettoyage insuffisant. Ainsi, lorsque vous utilisez le laser à fibre CW pour effectuer un nettoyage au laser, il est essentiel de choisir la bonne vitesse de balayage.
Les détails suivants montrent la différence entre les lasers de fibres CW et les lasers à fibres pulsées de trois aspects principaux: performances de nettoyage, efficacité de nettoyage et rugosité après le processus de nettoyage.
Intuitivement, les matériaux sont plus sombres après le nettoyage par un laser à fibre CW par rapport à un laser à fibre pulsé MOPA (figures 3 et 4). Un chauffage inapproprié entraînera la fusion des métaux du substrat pendant le processus de nettoyage, ce qui n'est pas acceptable, en particulier dans l'industrie du nettoyage des modules.
La surface microscopique différente du substrat après nettoyage peut être facilement montrée au microscope (figures 5 et 6). Le métal sur le substrat fond pendant le processus de nettoyage du laser en fibre CW, même si la peinture est retirée. Cependant, lors du nettoyage par le laser à fibres pulsé MOPA, les dommages au substrat sont petits et la surface est plus fluide.
La figure 7 montre la rugosité (Run) pour la surface des lasers à fibres pulsés CW et MOPA. Les dommages causés par le nettoyage au laser de la fibre MOPA sont très faibles et la valeur de rugosité est proche ou même inférieure à la surface d'origine (le laser a également nettoyé de la poussière sur la surface d'origine). Bien que nettoyée par les lasers CW, la valeur de rugosité sera de 1,5x de plus que la surface d'origine.
Un autre avantage apporté par le laser à fibre MOPA est une efficacité de nettoyage élevée. Lors du nettoyage de la poussière sur l'alliage en aluminium, l'efficacité de nettoyage du laser à fibre pulsé MOPA est de 2,77 m2/ h, qui est de 7,7x l'efficacité de nettoyage par un laser à fibre CW (0,36 m2/ h). Lors du nettoyage de la poussière sur l'acier au carbone, l'efficacité de nettoyage du laser à fibre pulsé MOPA est de 1,06 m2/ h, qui est de 3,5x l'efficacité de nettoyage du laser à fibre CW (0,3 m2/ h).
En conclusion, la poussière pourrait être éliminée à la fois par le laser à fibres pulsé MOPA et le laser à fibre CW. En utilisant la même puissance de sortie moyenne, l'efficacité de nettoyage du laser à fibre pulsé MOPA est plus rapide que l'efficacité du laser à fibre CW. En attendant, un contrôle de chaleur précis entre le nettoyage et la fusion produit de bonnes performances de nettoyage, sans endommager le substrat.
Cependant, le coût d'un laser à fibre CW est inférieur, ce qui compense l'inconvénient de l'efficacité de nettoyage en augmentant la puissance de sortie moyenne. Cependant, cela entraînera un effet de chaleur, ce qui nuira au substrat.
Ainsi, différentes applications de nettoyage nécessiteront différents modèles laser. Pour un nettoyage précis comme le nettoyage des moisissures, il est préférable de choisir le laser à fibre pulsé Mopa. Pour certaines grandes structures en acier, tuyaux, etc., en raison de leur grand volume, de leur dissipation de chaleur rapide et de leur faible exigence de dommages causés par le substrat, le laser à fibre CW sera un bon choix. JPT a un laboratoire d'applications spécialisé avec des ingénieurs hautement qualifiés et divers types d'équipements utilisés pour différentes applications (marquage, coupe, soudage, etc.), ce qui aide les clients à évaluer les caractéristiques de traitement avant de choisir le laser approprié.
