• Reklama
    A1 - eko color 08.11-31.12.2023 Julian

Szukaj

    Reklama
    B1 tiger-coating 18.08.2022-24.01.2023 Julian przedłużony do końca 2024

    Przygotowanie Powierzchni

    Wydanie nr: 2(100)/2016

    Artykuły branżowe

    Przygotowanie Powierzchni

    ponad rok temu  15.03.2016, ~ Administrator,   Czas czytania 13 minut

    Strona 1 z 7

    Promieniowanie laserowe nie występuje w sposób naturalny w środowisku, lecz wytwarzane jest przez specjalnie do tego celu skonstruowane urządzenia nazywane laserami (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Lasery to generatory promieniowania elektromagnetycznego, tj. fotonów o długościach fali najczęściej w zakresie 100 nm do 1 mm, w postaci emisji wymuszonego promieniowania. Promieniowanie laserowe znacząco różni się własnościami fizycznymi od promieniowania optycznego emitowanego przez takie źródła, jak promienniki nadfioletu, podczerwieni czy źródła światła stosowane do celów oświetleniowych.

    Foton to kwant pola promieniowania elektromagnetycznego o masie spoczynkowej równej zero (< 10-48g), porusza się z prędkością światła c, ma energię E = hν (h – stała Plancka, ν – częstotliwość odpowiadającej fali elektromagnetycznej), jest bozonem, nie posiada momentu magnetycznego ani ładunku elektrycznego.
    W 1960 roku fizyk amerykański Theodore Maiman i współpracownicy zbudowali pierwszy laser rubinowy. Zapoczątkowało to dynamiczny rozwój laserów i powiązanych technologii w przemyśle (np. cięcie, spawanie czy znakowanie laserowe), telekomunikacji, nauce oraz wojsku.
    Podstawą działania lasera jest emisja wymuszona kwantów energii w ośrodku wzmacniającym (nazywanym również substancją laserującą lub ośrodkiem optycznie czynnym). Działanie lasera polega na wzbudzeniu ośrodka optycznie czynnego, a następnie wyzwoleniu energii w postaci kwantu promieniowania spójnego. Promieniowanie laserowe charakteryzuje się wysokim stopniem spójności, monochromatyczności i ukierunkowaniu, a kąt rozbieżności wiązki zwykle nie przekracza kilku miliradianów. Oprócz możliwości skupienia całej energii promieniowania lasera w nadzwyczaj małym paśmie widma i małym kącie bryłowym, można ten sam efekt uzyskać w odniesieniu do czasu. W większości jego aplikacji można uzyskać generację promieniowania tylko o określonym stanie polaryzacji. Laser emituje promieniowanie zazwyczaj o jednej lub kilku długościach fal i określonym zakresie mocy przystosowanym do danego zastosowania*.

     
    Co to jest ablacja laserowa?

    W trakcie prowadzonych od lat siedemdziesiątych XX wieku badań oddziaływania promieniowania laserowego z materią zaobserwowano zjawisko zwane dzisiaj ablacją laserową. Tradycyjne metody czyszczenia wykorzystujące np. wodę pod wysokim ciśnieniem z dodatkiem różnego rodzaju ścierniw czy kompresy chemiczne ze szczotkowaniem, usuwają nawarstwienia w sposób mechaniczny. Konkurencyjnymi metodami stosowanymi często w procesach produkcyjnych jest usuwanie zanieczyszczeń metodami chemicznymi (np. wytrawianie) oraz za pomocą ultradźwięków.
    Pod pojęciem ablacji laserowej  rozumie się odparowanie warstwy wierzchniej różnego rodzaju materiałów: metali, ceramik, tworzyw sztucznych i innych. Proces ablacji występuje w trakcie trwania impulsu laserowego, następuje oddziaływanie promieniowania laserowego (pochłanianie i rozpraszanie) z wyrzucaniem materiału (w postaci pary i cieczy). W wyniku napromienienia powierzchni materiałów za pomocą impulsu promieniowania laserowego o odpowiedniej gęstości energii w czasie (gęstości mocy), zachodzą takie zjawiska, jak: absorpcja promieniowania, zjawiska cieplne lub fotochemiczne.

    Pożądany jest mały współczynnik odbicia promieniowania, a odpowiednio duże wzbudzenie powierzchni wymaga wiązek laserowych o dużych natężeniach i małej głębokości absorpcji promieniowania laserowego przez podłoże (rys. 1).
    Proces ablacji materiału podzielić można na kilka etapów:

    • zdeponowania energii (objętości), która osiąga wartość progową procesu ablacji;
    • odparowanie warstwy wierzchniej materiału może zachodzić na drodze termicznej (pirolitycznej) lub fotolitycznej (dla promieniowania z obszaru nadfioletu);
    • powstawanie obłoku plazmy składającej się z fragmentów cząsteczek materiału elektronów/jonów oraz produktów reakcji;
    • pochłanianie i rozproszenie impulsu promieniowania laserowego przez obłok plazmy;
    • wygenerowanie fali dźwiękowej (w głąb materiału), po odbiciu od granicy faz może powodować zwiększenie ilości produktów reakcji.

    GALERIA ZDJĘĆ

    Rysunek 1. Ilustracja ekstremalnych przypadków usuwania „na sucho” i mokro (na dole) mikrocząsteczek z podłoży.
    Fotografia 1. Ta zardzewiała część została oczyszczona przy użyciu lasera. Po prawej wygląd przed czyszczeniem, a po lewej stronie wygląd po oczyszczeniu laserem.
    Fotografie 2a, b i c. Etapy ablacji laserowej powierzchni metalu. a – szybkie wiązki lasera skanują pulsacyjnie całą obrabianą powierzchnię b – powłoka i zanieczyszczenia odparowują a pozostałość jest jednocześnie odsysana c – proces czyszczenia zatrzy
    Fotografie 3 a i b. Powierzchnia próbki wyciętej z nadwozia samonośnego samochodu Renault 19 z naniesioną metaliczną powłoką lakierową, poddaną oddziaływaniu lasera Nd:YAG, λ=1064 nm, τ = 5-10ns, stosowane gęstości mocy: a) 1 – q = 0,87*108 W/cm2; 2 – q
    Tabela 1. Wyniki testu wydajności w m2/h.
    Tabela 2. Analiza kosztów cyklu życia.
    Tabela 3. Podział laserów i urządzeń laserowych na klasy (PN-EN 60825-1: 2000)
    Tabela 4. Podstawowe wymagania i zalecenia dla użytkowników urządzeń laserowych. 1) Wymagane tylko podczas emisji promieniowania spoza zakresu widzialnego 2) Wymagane, jeśli w obszarze oddziaływania promieniowania laserowego przekroczone są wartości MDE

    Komentarze (0)

    dodaj komentarz
    Aby dodać komentarz musisz podać wynik
      Nie ma jeszcze komentarzy...

    WYDANIE 2(100)/2016

    Reklama
    C1 - Farby dekoracyjne