Բարձրակարգ արտադրությունը և էներգիայի պահպանումն ու արտանետումների նվազեցումը առաջադեմ գործընթացների ավելի ու ավելի հրատապ կարիք ունեն: Արդյունաբերական մակերևույթի մշակման առումով տեխնոլոգիաների և գործընթացների համապարփակ արդիականացման հրատապ անհրաժեշտություն կա: Ավանդական արդյունաբերական մաքրման գործընթացները, ինչպիսիք են մեխանիկական շփումից մաքրումը, քիմիական կոռոզիայից մաքրումը, ուժեղ ազդեցության մաքրումը, բարձր հաճախականության ուլտրաձայնային մաքրումը, ոչ միայն երկար մաքրման ցիկլեր ունեն, այլև դժվար է ավտոմատացնել, վնասակար ազդեցություն են ունենում շրջակա միջավայրի վրա և չեն կարողանում հասնել: ցանկալի մաքրող ազդեցություն: Այն չի կարող լավ բավարարել նուրբ մշակման կարիքները:
Ճշգրիտ լազերային մաքրման մեքենաներ. արդյունաբերական մաքրման խանգարողներ
Այնուամենայնիվ, շրջակա միջավայրի պաշտպանության, բարձր արդյունավետության և բարձր ճշգրտության միջև ավելի ու ավելի ակնհայտ հակասություններով, արդյունաբերական մաքրման ավանդական մեթոդները մեծապես վիճարկվում են: Միևնույն ժամանակ, ի հայտ են եկել մաքրման տարբեր տեխնոլոգիաներ, որոնք նպաստում են շրջակա միջավայրի պաշտպանությանը և հարմար են ուլտրաֆինիշի ոլորտում դետալների համար, և լազերային մաքրման տեխնոլոգիան դրանցից մեկն է։
Լազերային մաքրման հայեցակարգ
Լազերային մաքրումը տեխնոլոգիա է, որն օգտագործում է կենտրոնացված լազեր՝ նյութի մակերևույթի վրա գործելու համար, որպեսզի արագ գոլորշիացնի կամ մաքրի մակերեսի աղտոտիչները, որպեսզի մաքրի նյութի մակերեսը: Համեմատելով տարբեր ավանդական ֆիզիկական կամ քիմիական մաքրման մեթոդների հետ՝ լազերային մաքրումն ունի ոչ շփման, ոչ սպառվող նյութերի, ոչ աղտոտվածության, բարձր ճշգրտության, ոչ վնասի կամ փոքր վնասի հատկանիշներ և իդեալական ընտրություն է արդյունաբերական մաքրման նոր սերնդի տեխնոլոգիայի համար:
Լազերային մաքրման մեքենայի աշխատանքային սկզբունքը
Լազերային մաքրման մեքենայի սկզբունքը ավելի բարդ է և կարող է ներառել ինչպես ֆիզիկական, այնպես էլ քիմիական գործընթացներ: Շատ դեպքերում ֆիզիկական գործընթացները հիմնական գործընթացն են, որոնք ուղեկցվում են որոշ քիմիական ռեակցիաներով: Հիմնական պրոցեսները կարելի է դասակարգել երեք կատեգորիաների՝ ներառյալ գազաֆիկացման գործընթացը, ցնցման գործընթացը և տատանումների գործընթացը:
Գազաֆիկացման գործընթաց
Երբ բարձր էներգիայի լազերը ճառագայթվում է նյութի մակերևույթի վրա, մակերեսը կլանում է լազերային էներգիան և այն վերածում ներքին էներգիայի, այնպես որ մակերևույթի ջերմաստիճանը արագորեն բարձրանում է և հասնում է նյութի գոլորշիացման ջերմաստիճանից բարձր, այնպես որ աղտոտիչները տարանջատված նյութի մակերեսից գոլորշու ձևով. Ընտրովի գոլորշիացումը սովորաբար տեղի է ունենում, երբ մակերեսային աղտոտիչների կողմից լազերային լույսի կլանման արագությունը զգալիորեն ավելի բարձր է, քան ենթաշերտը: Տիպիկ կիրառման դեպքը քարե մակերեսների կեղտից մաքրումն է: Ինչպես ցույց է տրված ստորև նկարում, քարի մակերեսի աղտոտիչները լազերի ուժեղ կլանում են և արագ գոլորշիանում: Երբ աղտոտիչները հեռացվում են և լազերը ճառագայթվում է քարի մակերեսի վրա, կլանումը թույլ է, ավելի շատ լազերային էներգիա է ցրվում քարի մակերեսով, քարի մակերեսի ջերմաստիճանի փոփոխությունը փոքր է, և քարի մակերեսը պաշտպանված է վնասից:
Տիպիկ քիմիական գործընթաց է տեղի ունենում, երբ լազերային ուլտրամանուշակագույն գոտում օգտագործվում է օրգանական աղտոտիչները մաքրելու համար, որը կոչվում է լազերային աբլացիա: Ուլտրամանուշակագույն լազերներն ունեն կարճ ալիքի երկարություն և բարձր ֆոտոնային էներգիա։ Օրինակ, KrF էքսիմերային լազերներն ունեն 248 նմ ալիքի երկարություն և 5 էՎ բարձր ֆոտոնների էներգիա, ինչը 40 անգամ գերազանցում է CO2 լազերային ֆոտոնի էներգիան (0,12 էՎ): Նման բարձր ֆոտոնային էներգիան բավական է օրգանական նյութերի մոլեկուլային կապերը ոչնչացնելու համար, որպեսզի օրգանական աղտոտիչներում CC, CH, CO և այլն կոտրվեն լազերի ֆոտոն էներգիան կլանելուց հետո, ինչը հանգեցնում է պիրոլիզի գազիֆիկացմանը և մակերևույթից հեռացմանը:
Շոկային գործընթաց
Շոկային պրոցեսը մի շարք ռեակցիաներ են, որոնք տեղի են ունենում լազերի և նյութի փոխազդեցության ժամանակ, իսկ հետո նյութի մակերեսին առաջանում է հարվածային ալիք։ Հարվածային ալիքի ազդեցության տակ մակերեսային աղտոտիչները քայքայվում են և դառնում փոշի կամ մակերևույթից մաքրված բեկորներ: Կան բազմաթիվ մեխանիզմներ, որոնք առաջացնում են հարվածային ալիքներ, այդ թվում՝ պլազմա, գոլորշու և արագ ջերմային ընդարձակում և կծկում: Օգտագործելով պլազմային հարվածային ալիքները որպես օրինակ՝ հնարավոր է համառոտ հասկանալ, թե ինչպես է լազերային մաքրման ժամանակ հարվածային գործընթացը հեռացնում մակերեսային աղտոտիչները: Գերկարճ իմպուլսի լայնության (ns) և գերբարձր գագաթնակետային հզորության (107–1010 Վտ/սմ2) լազերների կիրառմամբ, մակերեսի ջերմաստիճանը դեռ կտրուկ կբարձրանա, նույնիսկ եթե մակերեսը թեթևակի կլանում է լազերը՝ հասնելով գոլորշիացման ջերմաստիճանի ակնթարթորեն: Վերևում, նյութի մակերևույթի վերևում ձևավորված գոլորշին, ինչպես ցույց է տրված (ա) ստորև բերված նկարում: Գոլորշիների ջերմաստիճանը կարող է հասնել 104 – 105 Կ-ի, ինչը կարող է իոնացնել գոլորշին ինքնին կամ շրջակա օդը՝ ձևավորելով պլազմա: Պլազման կխանգարի լազերին նյութի մակերեսին հասնելուց, և նյութի մակերեսի գոլորշիացումը կարող է դադարեցվել, բայց պլազման կշարունակի կլանել լազերային էներգիան, և ջերմաստիճանը կշարունակի բարձրանալ՝ ձևավորելով տեղայնացված վիճակ։ գերբարձր ջերմաստիճան և բարձր ճնշում, որը նյութի մակերեսի վրա առաջացնում է ակնթարթային 1-100 կբար: Ազդեցությունն աստիճանաբար տեղափոխվում է նյութի ներս, ինչպես ցույց է տրված ստորև (բ) և (գ) նկարներում: Հարվածային ալիքի ազդեցության տակ մակերեսային աղտոտիչները բաժանվում են մանր փոշու, մասնիկների կամ բեկորների: Երբ լազերը հեռանում է ճառագայթման դիրքից, պլազման անհետանում է և տեղական բացասական ճնշում է առաջանում, և աղտոտիչների մասնիկները կամ բեկորները հեռացվում են մակերեսից, ինչպես ցույց է տրված ստորև նկարում (դ):
Տատանումների գործընթաց
Կարճ իմպուլսների ազդեցության տակ նյութի տաքացման և հովացման գործընթացները չափազանց արագ են ընթանում: Քանի որ տարբեր նյութեր ունեն ջերմային ընդարձակման տարբեր գործակիցներ, կարճ իմպուլսային լազերի ճառագայթման տակ մակերեսային աղտոտիչները և ենթաշերտը կենթարկվեն տարբեր աստիճանի բարձր հաճախականությամբ ջերմային ընդարձակման և կծկման, ինչը հանգեցնում է տատանումների, ինչը հանգեցնում է աղտոտիչների շերտազատմանը: նյութը։ Այս շերտազատման գործընթացում նյութի գոլորշիացում կարող է տեղի չունենալ, և պլազմա չի առաջանում: Փոխարենը, աղտոտիչի և ենթաշերտի միջերեսում ձևավորված ճեղքման ուժը տատանման ազդեցության տակ ոչնչացնում է աղտոտիչի և ենթաշերտի միջև կապը: . Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ երբ լազերի անկման անկյունը փոքր-ինչ մեծանում է, լազերի և մասնիկների աղտոտվածության և ենթաշերտի միջերեսի միջև շփումը կարող է մեծանալ, լազերային մաքրման շեմը կարող է կրճատվել, տատանման էֆեկտն ավելի ակնհայտ է, և մաքրման արդյունավետությունը ավելի բարձր է: Այնուամենայնիվ, անկման անկյունը չպետք է չափազանց մեծ լինի: Չափազանց մեծ անկման անկյունը կնվազեցնի նյութի մակերեսի վրա գործող էներգիայի խտությունը և կթուլացնի լազերի մաքրման ունակությունը:
Լազերային մաքրող միջոցների արդյունաբերության կիրառում
Կաղապարների արդյունաբերություն
Լազերային մաքրիչը կարող է իրականացնել կաղապարի ոչ կոնտակտային մաքրումը, որը շատ անվտանգ է կաղապարի մակերեսի համար, կարող է ապահովել դրա ճշգրտությունը և կարող է մաքրել ենթամիկրոնային կեղտոտ մասնիկները, որոնք չեն կարող հեռացվել ավանդական մաքրման մեթոդներով, որպեսզի հասնել իսկապես աղտոտվածության, արդյունավետ և բարձրորակ մաքրման:
Ճշգրիտ գործիքների արդյունաբերություն
Ճշգրիտ մեքենաների արդյունաբերությունը հաճախ կարիք ունի մասերից հեռացնել քսելու և կոռոզիոն դիմադրության համար օգտագործվող եթերներն ու հանքային յուղերը, սովորաբար քիմիական, և քիմիական մաքրումը հաճախ մնացորդներ է թողնում: Լազերային ապաստերիֆիկացումը կարող է ամբողջությամբ հեռացնել եթերները և հանքային յուղերը՝ չվնասելով մասերի մակերեսը: Լազերը նպաստում է մասի մակերեսի վրա բարակ օքսիդային շերտի պայթուցիկ գազաֆիկացմանը՝ առաջացնելով հարվածային ալիք, որը հանգեցնում է աղտոտիչների հեռացմանը, այլ ոչ թե մեխանիկական փոխազդեցությանը:
Երկաթուղային արդյունաբերություն
Ներկայումս ռելսերի բոլոր նախնական եռակցման մաքրումը ընդունում է հղկող անիվի և հղկող գոտի հղկման տիպի մաքրում, որը լուրջ վնաս է հասցնում հիմքին և լուրջ մնացորդային սթրես, և ամեն տարի սպառում է շատ հղկող անիվի սպառման նյութեր, ինչը ծախսատար է և լուրջ պատճառ է դառնում: շրջակա միջավայրի աղտոտումը փոշուց. Լազերային մաքրումը կարող է ապահովել բարձրորակ և արդյունավետ կանաչ մաքրման տեխնոլոգիա իմ երկրի արագընթաց երկաթուղու գծերի արտադրության համար, լուծել վերը նշված խնդիրները, վերացնել եռակցման թերությունները, ինչպիսիք են երկաթուղու անխափան անցքերը և մոխրագույն բծերը, և բարելավել իմ երկրի բարձրության կայունությունն ու անվտանգությունը: - արագընթաց երկաթուղու շահագործում.
Ավիացիոն արդյունաբերություն
Ինքնաթիռի մակերեսը պետք է վերաներկվի որոշակի ժամանակ անց, սակայն նախքան ներկելը պետք է ամբողջությամբ հեռացնել բնօրինակ հին ներկը: Քիմիական թրջումը/սրբելը ներկերի մաքրման հիմնական մեթոդն է ավիացիոն ոլորտում: Այս մեթոդը հանգեցնում է մեծ քանակությամբ քիմիական օժանդակ թափոնների, և անհնար է հասնել տեղական պահպանման և ներկերի մաքրման: Այս գործընթացը ծանրաբեռնված է և վնասակար է առողջությանը։ Լազերային մաքրումը թույլ է տալիս բարձրորակ հեռացում ներկը ինքնաթիռի մաշկի մակերեսներից և հեշտությամբ ավտոմատացված է արտադրության համար: Ներկայումս լազերային մաքրման տեխնոլոգիան կիրառվել է որոշ բարձրակարգ մոդելների սպասարկման համար:
Նավերի արդյունաբերություն
Ներկայումս նավերի նախաարտադրական մաքրումը հիմնականում ընդունում է ավազապայթեցման մեթոդը։ Ավազի պայթեցման մեթոդը լուրջ փոշու աղտոտում է առաջացրել շրջակա միջավայրը և աստիճանաբար արգելվել է, ինչի հետևանքով նավեր արտադրողների արտադրությունը կրճատվել կամ նույնիսկ դադարեցվել է: Լազերային մաքրման տեխնոլոգիան կտրամադրի կանաչ և աղտոտված մաքրող լուծույթ՝ նավի մակերեսին հակակոռոզիոն ցողելու համար:
Զենք
Լազերային մաքրման տեխնոլոգիան լայնորեն կիրառվում է զենքի սպասարկման մեջ։ Լազերային մաքրման համակարգը կարող է արդյունավետ և արագ հեռացնել ժանգը և աղտոտիչները, ինչպես նաև կարող է ընտրել մաքրող մասը մաքրման ավտոմատացման համար: Օգտագործելով լազերային մաքրում, ոչ միայն մաքրությունն ավելի բարձր է, քան քիմիական մաքրման գործընթացը, այլև գրեթե չի վնասում օբյեկտի մակերեսին: Տարբեր պարամետրեր սահմանելով՝ լազերային մաքրող մեքենան կարող է նաև ձևավորել խիտ օքսիդ պաշտպանիչ թաղանթ կամ մետաղի հալեցման շերտ մետաղական առարկաների մակերեսի վրա՝ բարելավելու մակերեսի ուժը և կոռոզիոն դիմադրությունը: Լազերային միջոցով հեռացվող թափոնները հիմնականում չեն աղտոտում շրջակա միջավայրը և այն կարելի է շահագործել նաև երկար հեռավորության վրա, ինչը արդյունավետորեն նվազեցնում է օպերատորի առողջությանը հասցվող վնասը:
Շենքի արտաքին տեսք
Ավելի ու ավելի շատ երկնաքերեր են կառուցվում, իսկ արտաքին պատերի կառուցման մաքրման խնդիրը գնալով ավելի ակնառու է դառնում: Լազերային մաքրման համակարգը լավ մաքրում է շենքերի արտաքին պատերը օպտիկական մանրաթելերի միջոցով: Առավելագույն 70 մետր երկարությամբ լուծույթը կարող է արդյունավետ կերպով մաքրել տարբեր աղտոտիչներ տարբեր քարերի, մետաղների և ապակու վրա, և դրա արդյունավետությունը շատ ավելի բարձր է, քան սովորական մաքրումը: Այն կարող է նաև հեռացնել սև կետերն ու բծերը շենքերի տարբեր քարերից։ Շենքերի և քարե հուշարձանների վրա լազերային մաքրման համակարգի մաքրման փորձարկումը ցույց է տալիս, որ լազերային մաքրումը լավ է ազդում հնագույն շենքերի արտաքին տեսքի պաշտպանության վրա։
Էլեկտրոնիկայի արդյունաբերություն
Էլեկտրոնիկայի արդյունաբերությունը օգտագործում է լազերներ օքսիդները հեռացնելու համար. Էլեկտրոնիկայի արդյունաբերությունը պահանջում է բարձր ճշգրտության ախտահանում, և լազերային դեօքսիդացումը հատկապես հարմար է: Բաղադրիչի քորոցները պետք է մանրակրկիտ օքսիդազերծվեն նախքան տախտակը զոդելը, որպեսզի ապահովվի օպտիմալ էլեկտրական շփումը, և կապանքները չպետք է վնասվեն ախտահանման գործընթացում: Լազերային մաքրումը կարող է բավարարել օգտագործման պահանջները, իսկ արդյունավետությունը շատ բարձր է, և յուրաքանչյուր ասեղի համար պահանջվում է միայն մեկ լազերային ճառագայթում:
Ատոմային էլեկտրակայան
Լազերային մաքրման համակարգերը օգտագործվում են նաև ատոմակայաններում ռեակտորների խողովակների մաքրման ժամանակ։ Այն օգտագործում է օպտիկական մանրաթել՝ ռեակտորում բարձր հզորության լազերային ճառագայթ ներմուծելու համար՝ ռադիոակտիվ փոշին ուղղակիորեն հեռացնելու համար, և մաքրված նյութը հեշտ է մաքրվել: Եվ քանի որ այն շահագործվում է հեռվից, անձնակազմի անվտանգությունը կարելի է երաշխավորել։
Ամփոփում
Այսօրվա զարգացած արտադրական արդյունաբերությունը դարձել է միջազգային մրցակցության հրամայական բարձունքը: Լազերային մաքրման մեքենան, որպես լազերային արտադրության առաջադեմ համակարգ, մեծ ներուժ ունի արդյունաբերական զարգացման մեջ կիրառելու արժեքի համար: Լազերային մաքրման ակտիվ զարգացող տեխնոլոգիան շատ կարևոր ռազմավարական նշանակություն ունի տնտեսական և սոցիալական զարգացման համար: