Sajand pärast seda, kui professor Theodore Harold Maiman leiutas maailma esimese rubiinlaseri, on üksteise järel ilmunud laserid, mida saab kasutada erinevates valdkondades. Lasertehnoloogia rakendamine on toonud kaasa teaduse ja tehnoloogia kiire arengu meditsiini, seadmete tootmise, täppismõõtmise ja ümbertöötlemise inseneri valdkonnas ning kiirendanud sotsiaalse progressi tempot.
1980. aastatel kiiritati mõnede esemete saastunud osadele laserkiiri ning kiiritatud ained läbisid rea füüsikalisi ja keemilisi protsesse, nagu vibratsioon, sulamine, aurustumine ja põlemine. Pinnal olevad saasteained eraldusid lõpuks esemete pinnalt, saavutades saasteainete eemaldamise. Sellest ajast alates on inimesed hakanud laserpuhastust õppima. Pärast aastakümnete pikkust arengut on laserpuhastustehnoloogia liikunud laboriuuringutest tootmisrakenduste juurde ning mitmesugused laserpuhastusmasinad on järk-järgult jõudnud kaasaegsete intelligentsete tootmisseadmete hulka.
1. Laserpuhastuse ja traditsiooniliste puhastusmeetodite võrdlus
Laserpuhastustehnoloogia viitab kõrgsageduslike ja suure energiaga laserimpulsside kasutamisele töödeldava detaili pinna kiiritamiseks. Kattekiht ja saastekiht võivad koheselt neelata fokuseeritud laserenergiat, põhjustades pinnal oleva õli, rooste või katte aurustumist või kohest maha koorumist ning eemaldades kiiresti ja tõhusalt pinnakinnitused või pinnakatted. Väga lühikese toimeajaga laserimpulsid ei kahjusta metallist aluspinda sobivate parameetrite juures. Joonisel 1 on kujutatud laserpuhastuse mikroskoopilisi nähtusi erinevate gaasistamistöötluse ja mikrolöökide killustamise mehhanismide korral.
Võrreldes traditsiooniliste puhastusmeetoditega on laserpuhastusel mõned eelised, mida traditsiooniliste puhastusmeetoditega ei saavutata. Laserpuhastus on kontaktivaba puhastusmeetod, mis kahjustab aluspinda vähe. Sellel on kõrge paindlikkus, stabiilsus ja automatiseerimisomadused, hea puhastuskvaliteet, kõrge täpsus ja keskkonnakaitse. See on "roheline" automatiseeritud puhastusseade. Tabelis 1 võrreldakse erinevaid puhastusviise.
2. Laserpuhastussüsteemi koostis
Kuigi puhastusseadmed on erinevad, on põhikomponendid põhimõtteliselt sarnased, sealhulgas arvutijuhtimissüsteem, lasersüsteem, kiire reguleerimise süsteem jne, vt joonis 2. Lisaks on komplektis ka mõned tugiseadmed: näiteks tolmueemaldus- ja puhastussüsteem , manipulaator, laserindutseeritud rikkespektromeeter (LIBS), visuaalne positsioneerimissüsteem ja termopildisüsteem.
Puhastamise ajal mängib arvutisüsteem põhilist siderolli, mis juhib samaaegselt laserit ja optilise tee reguleerimissüsteemi. Laserkiir edastatakse optilise kiu kaudu ja see siseneb kiire reguleerimissüsteemi. Pärast kiire teravustamist saavutab punkti läbimõõt väga väikese suuruse ja see toimib regulaarselt metallipuhastustooriku pinnale.
3. Laserpuhastustehnoloogia laialdane rakendamine
Laserpuhastust kasutatakse tööstuslikus tootmises puhastusprotsessina, millega saab tõhusalt eemaldada roostet, mustust, värvi, süsinikujääke ja erinevaid katteid. Seda on laialdaselt kasutatud erinevates valdkondades, nagu lennundus, raudteesõidukid, mikroelektroonika, kultuurimälestiste kaitse ja ravi, nagu on näidatud joonisel.
4.Keevituseelne ja -järgne puhastus
Laserpuhastustehnoloogiat saab laialdaselt kasutada metallmaterjalide (nt alumiiniumisulamid, titaanisulamid, roostevaba teras ja kõrgtemperatuurilised sulamid) keevituseelsel ja -järgsel puhastamisel, mis võib tõhusalt ära hoida defektide, nagu kandmisel ja pooridel, teket. Peale keevitamist saab seda kasutada ka keevitusjärgseks oksüdatsioonipuhastuseks, nii et keevitusprotsessi käigus tekkinud oksiidikihti saab metallilise läike taastamiseks uuesti eemaldada.
Laserpuhastustehnoloogiat kasutati alumiiniumisulami anoodoksiidkile kohalikuks puhastamiseks ja puhastatud keevituskatseplaat põkkkeevitati. Keevisõmbluse kvaliteeti hinnati röntgentuvastusega ning vaadeldi ja analüüsiti metallograafilist struktuuri. Oksiidkile eemaldamise mõju keevisõmbluse jõudlusele testiti toatemperatuuri tõmbekatsega. Nagu on näidatud joonisel 4, näitavad tulemused, et anoodoksiidkile puhastati põhjalikult, laseriga puhastatud alumiiniumisulamist liigendi tõmbetugevus oli 298–303 MPa ja tõmbevenivus katkemisel oli 6,2–6,5%. Laserpuhastatud keevisõmbluse jõudlusvahemik oli kooskõlas mehaaniliselt kraabitud keevisõmbluse omaga. Th
