Ablacja laserowa - zastosowanie

Ablacja laserowa to proces precyzyjnego usuwania warstw powłok za pomocą wiązki lasera. Proces ten to np. usunięcie szerokiego zakresu materiałów, takich jak metale ciężkie, farby, korozja, smary i związki przemysłowe. Pojęcie ablacji laserowej to odparowanie warstwy wierzchniej różnego rodzaju materiałów: metali, ceramik, tworzyw sztucznych i innych. Proces ten występuje w trakcie trwania impulsu laserowego. Następuje oddziaływanie promieniowania laserowego (pochłanianie i rozpraszanie) z wyrzucaniem materiału. Najprostszym jednak zastosowaniem ablacji laserowej, jest usuwanie materiału ze stałej powierzchni w kontrolowany sposób. Bardzo krótkie impulsy laserowe usuwają powłokę tak szybko, że otaczający materiał pochłania bardzo mało ciepła.

Wyjaśnienie ablacji laserowej

Ablacja laserowa działa na powierzchni obiektu i usuwa materiał z tej powierzchni przy absolutnym minimum ingerencji w materiał. Poziom ablacji można łatwo zmieniać oraz regulować w zależności od materiału, natężenia wiązki laserowej, długości impulsu, a także długości fali zastosowanego lasera.

Podejście przyjazne dla środowiska

Ablacja laserowa jest o wiele bardziej opłacalną i przyjazną dla środowiska techniką usuwania powłok, niż każde inne metody strumieniowo ścierne czy chemiczne. Korzystajc z niej nie musimy stosować ścierniwa, rozpuszczalników i chemikaliów. Laser światłowodowy w porównaniu z innymi rodzajami procesów czyszczenia laserowego to również inne korzyści środowiskowe. Pierwszy to zużycie energii, kóre ma znacznie mniejszy wskaźnik. Laser światłowodowy jest około dwudziestokrotnie bardziej wydajny niż jego odpowiedniki z kryształu lub gazu laserowego. Drugi to wydłużony wskaźnik żywotności diody. W przypadku laserów kryształowych lub gazowych średnia trwałość diody wynosi zwykle od 10 000 do 20 000 godzin. Większość systemów światłowodowych ma o wiele większą trwałość i mieści się w granicach od 50 000 do 100 000 godzin. Kolejną zaletą jest to, że lasery światłowodowe nie wykorzystują gazu, który zużywa się podczas pracy, jak ma to miejse w przypadku jego odpowiedników.

Proces ablacji

Przy niskim strumieniu lasera materiał jest ogrzewany przez pochłoniętą energię lasera i odparowuje lub sublimuje. Przy wysokim strumieniu lasera materiał jest zwykle przekształcany w plazmę.

Ablacja laserowa FLASER

Lasery FLASER oferują ablację opartą na laserze pulsacyjnym. Jest to proces przyjazny dla środowiska, znacznie łagodniejszy niż technika ścierna, a ogrzewanie materiału jest minimalne. Jeśli chcą Państwo uzyskać więcej informacji prosimy zapoznać się z naszymi materiałami technicznymi i spostrzeżeniami które zawierają szczegółowe przewodniki po licznych strategiach ablacji.

ZASADA DZIAŁANIA MOBILNYCH SYSTEMÓW LASEROWYCH

Tradycyjne metody takie jak chemiczne wytrawianie oraz wszelkiego rodzaju metody ścierające niosą ze sobą ryzyko uszkodzenia czyszczonej nawierzchni, uszkodzenia detali itp. W przypadku użycia lasera problemy te nie występują, ponieważ usuwanie nawarstwień, brudu, farb itd. odbywa się przy wykorzystaniu zjawiska tzw.ablacji laserowej. Upraszczając można zjawisko to zdefiniować jako proces odparowania warstwy wierzchniej przy użyciu impulsu laserowego. Przy odpowiednim dobraniu tzw. gęstości mocy można w bezpieczny i precyzyjny sposób usuwać zanieczyszczenia z praktycznie każdej powierzchni – w tym stopów metali, kompozytów, ceramiki a nawet papieru.



W wyniku kontaktu wiązki laserowej z pow. materii dochodzi do wymiany energii pomiędzy stosowanym światłem laserowym i materiałem oczyszczanym. Ablacja laserowa polega na tym, że w wyniku napromieniowania powierzchni materiałów za pomocą impulsu promieniowania laserowego o odpowiedniej gęstości energii w czasie (gęstości mocy) dochodzi do selektywnego odparowania różnego rodzaju nawarstwień.



Pojedynczy impuls promieniowania laserowego w prezentowanym urządzeniu (laser o mocy 200 W) ma kształt okręgu. Zarówno ów kształt, jak i stosunkowo duża powierzchnia padania promieniowania w jednym impulsie pozwala uzyskać równomierny rozkład mocy. Odpowiedni dobór parametrów (częstotliwości, szybkości skanowania wiązki laserowej i posuwu głowicy) pozwala uzyskać równomierny rozkład „plamek” impulsów uderzających jeden przy drugim. W efekcie dochodzi do równomiernego czyszczenia całej powierzchni.



Przy innym zestawieniu parametrów możliwe jest uzyskanie odmiennego efektu. Można tak zaprogramować parametry wiązki laserowej, by pojedyncze impulsy częściowo zachodziły na siebie, „uderzały” jeden przy drugim (por. ryc. wariant B), lub by pozostawały miedzy nimi odstępy (por. ryc. obok; wariant A). Efektem takiego oczyszczania (wariant A) jest niejednorodne rozwinięcie powierzchni aktywnej w jej mikrostrukturze. Taka metoda czyszczenia pozwala dużo lepiej przygotować czyszczoną powierzchnię pod malowanie, spawanie czy klejenie.

ZALETY OCZYSZCZANIA LASEROWEGO

Oczyszczanie laserowe cechuje się zaletami, które dają prezentowanej metodzie przewagę nad innymi, „tradycyjnymi” sposobami oczyszczania i przygotowania różnych powierzchni. Jest to bowiem metoda:

BEZINWAZYJNA

brak oddziaływania mechanicznego i chemicznego na czyszczone podłoże. Ze względu na wyżej przedstawione zalety metodę czyszczenia laserowego z powodzeniem stosuje się w przemyśle ciężkim, przemyśle elektronicznym, w przemyśle lotniczym (m. in. przy remontach samolotów), a także w renowacji zabytków malarstwa, rzeźby, architektury oraz techniki.

WSZECHSTRONNA

oczyszczanie metalu, kompozytów i innych tworzyw sztucznych, ceramiki, drewna, kamienia i innych. Zdarzają się sytuacje, gdy obiekt składa się z materiałów różnego rodzaju i problematyczne staje się zastosowanie technik dotychczas stosowanych, ponieważ odmienna specyfika każdego materiału wymusza zastosowanie innej techniki konserwacji.

SELEKTYWNA

wybiórcze usuwanie poszczególnych warstw z danej powierzchni. Jeśli powierzchnia obiektu pokryta jest kilkoma warstwami powłok możemy (ustalając uprzednio tzw. próg ablacji laserowej) sukcesywnie odsłaniać następujące po sobie przemalowania.

EKOLOGICZNA

eliminacja powstawania szkodliwych substancji. Użycie lasera całkowicie eliminuje powstawanie szkodliwych substancji, ograniczając tym samym ich destrukcyjny wpływ na czyszczony obiekt. Ponadto metoda laserowa (w przeciwieństwie do stosowanej powszechnie metody piaskowania) jest czysta i bezpyłowa, co umożliwia stosowanie jej praktycznie w każdych warunkach.