Czyszczenie laserowe usuwa zanieczyszczenia dzięki zjawisku ablacji laserowej. Wiązka lasera odparowuje niechcianą powłokę z powierzchni obiektu przy minimalnym oddziaływaniu na materiał bazowy. Skuteczność tego procesu zależy jednak od wielu parametrów technicznych oraz od charakterystyki samej powierzchni. Poniżej znajduje się przegląd czynników, które mają na to realny wpływ.
Moc lasera decyduje o ilości energii dostarczanej do powierzchni w jednostce czasu. Moc średnia odpowiada za to jak wydajny jest laser i ile energii trafia do materiału w czasie ale nie opisuje intensywności pojedynczego impulsu, do tego potrzebne są inne parametry.
Wyższa moc usuwa grubsze i bardziej uporczywe zanieczyszczenia oraz przyspiesza pracę na dużych powierzchniach. Niższa moc daje większą kontrolę nad procesem i sprawdza się przy czyszczeniu delikatnych podłoży. Systemy laserowe FLASER obejmują modele od 200 W do 1000 W, co pozwala dopasować urządzenie do skali zadania.
O tym czy impuls lasera tylko podgrzeje powierzchnię, stopi materiał czy odparuje warstwę zabrudzeń decyduje energia pojedynczego impulsu. Można to sobie wyobrazić jak siłę jednego uderzenia w materiał. Nie liczy się tylko ile mocy i energii ma laser ale na jakiej powierzchni ta energia jest skupiona. Czyli ta sama moc lasera rozłożona na dużą powierzchnię działa łagodnie a jeśli jest skupiona na małym punkcie to działa bardziej agresywnie.
Modele o niższej energii impulsu (do 1 mJ) to urządzenia jednomodowe i różnią się od laserów o dużej energii impulsu geometrią wiązki. W tym przypadku mała energia impulsu nie oznacza małej intensywności oddziaływania. Pojedynczy impuls ma niewielką energię ale jest ona bardzo skupiona i w każdej sekundzie powierzchnia jest bombardowana ogromną liczbą skoncentrowanych impulsów. Mała plamka i wysoka częstotliwość daje nam w tym przypadku intensywną obróbkę powierzchni. Taki laser bardzo dobrze usuwa materiał punktowo, może powodować ablację, teksturowanie, matowienie a przy bardziej agresywnych ustawieniach również ingerować w strukturę powierzchni.
Urządzenia o energii impulsu sięgającej 100 mJ to lasery wielomodowe w których energia jest rozłożona na znacznie większej powierzchni i nie da się jej skupić do tak małej, ostrej plamki jak w laserze jednomodowym. Duży obszar działania jednego impulsu daje zupełnie inny charakter oddziaływania na powierzchnię a dzięki mniejszej ilości impulsów mniejszą koncentrację energii w jednym mikropunkcie. Wysoka energia pojedynczego impulsu oznacza że do uzyskania dużej mocy średniej nie jest potrzebna wysoka częstotliwość.
Te dwa typy urządzeń prezentują dwa różne sposoby oddziaływania na powierzchnię. Dobór tych wszystkich parametrów do rodzaju zanieczyszczenia ma bezpośredni wpływ na jakość efektu końcowego.
Częstotliwość, mierzona w kilohercach, określa liczbę impulsów wysyłanych w ciągu sekundy. W laserach impulsowych moc średnia jest dzielona pomiędzy wszystkie impulsy które laser emituje w ciągu sekundy. Oznacza to że laser o tej samej mocy średniej może pracować na różne sposoby, różnica polega na tym ile energii przypada na jeden impuls. Jeśli laser emituje mało impulsów na sekundę to każdy impuls dostaje więcej energii. Jeśli laser emituje dużo impulsów na sekundę to każdy impuls dostaje mniej energii. Moc średnia się nie zmienia, zmienia się tylko podział energii na impulsy.
Wyższa częstotliwość przekłada się na płynniejsze i szybsze czyszczenie powierzchni ale też większe grzanie materiału. Niższa częstotliwość przy wyższej energii impulsu pozwala na bardziej agresywne usuwanie grubych powłok. Producenci laserów czyszczących projektują urządzenia z szerokim zakresem regulacji częstotliwości – w ofercie FLASER zakresy te sięgają od 1 kHz do 4000 kHz, w zależności od serii.
Rdza, farba, tłuszcz czy naloty korozyjne różnią się grubością i sposobem pochłaniania energii lasera. Cienka warstwa zanieczyszczenia ustępuje przy niższych parametrach mocy. Gruba i wielowarstwowa powłoka wymaga wyższej energii impulsu lub kilku przejść wiązki po tej samej powierzchni. Znajomość rodzaju zanieczyszczenia pozwala z góry oszacować, jaki model lasera i jakie nastawy przyniosą oczekiwany efekt. Więcej o konkretnych przypadkach: czyszczenie rdzy, czyszczenie korozji, usuwanie lakieru.
Metal, kamień, drewno i ceramika pochłaniają energię lasera w różny sposób. Ciemne i chropowate powierzchnie pochłaniają więcej energii niż jasne i gładkie. Z tego powodu ten sam laser wymaga innych nastaw przy czyszczeniu aluminium niż przy czyszczeniu piaskowca czy cegły. Materiały wrażliwe, takie jak drewno czy kamień historyczny, wymagają odpowiednich parametrów i bardzo dużej precyzji, by odparować wyłącznie nawarstwienia i uniknąć zmiany struktury powierzchni. Zobacz też: czyszczenie aluminium, czyszczenie kamieni, czyszczenie drewna.
Chłodzenie cieczą zapewnia stabilną pracę przy wyższych mocach i długich sesjach czyszczenia. Chłodzenie powietrzem daje mniejszą wagę urządzenia i większą mobilność, ale ten sposób chłodzenia nie jest wystarczający w laserach o wysokiej energii impulsu i dużej mocy średniej. Stabilna temperatura źródła lasera przekłada się na powtarzalność parametrów wiązki, a tym samym na powtarzalny efekt czyszczenia w czasie całej zmiany roboczej.
Prędkość przesuwu głowicy skanującej po powierzchni decyduje o czasie ekspozycji danego punktu na działanie wiązki. Zbyt wysoka prędkość pozostawia resztki zanieczyszczeń, zbyt niska zwiększa ryzyko przegrzania materiału. Odpowiednio dobrane oprogramowanie do kontroli parametrów pracy lasera pozwala dobrać precyzyjne ustawienia dla danego materiału i czyni ten proces w pełni powtarzalnym, co ogranicza wpływ błędu operatora na końcowy efekt.
Na skuteczność czyszczenia laserowego wpływa moc lasera, energia impulsu, częstotliwość pracy, rodzaj i grubość zanieczyszczenia, rodzaj czyszczonego materiału, system chłodzenia, prędkość skanowania oraz jeszcze wiele innych dodatkowych czynników fizycznych. Dobór tych parametrów do konkretnego zastosowania najlepiej skonsultować indywidualnie – pełna oferta i dane kontaktowe dostępne są na stronie FLASER.