लेजर क्लीनिंग क्या है? तंत्र, लाभ और व्यावहारिक अनुप्रयोग

1। अनुप्रयोग पृष्ठभूमि

उद्योग और अन्य क्षेत्रों में, पारंपरिक सफाई के तरीके जैसे रासायनिक सफाई और यांत्रिक पीस लंबे समय तक हावी हैं। रासायनिक सफाई में बड़ी मात्रा में रासायनिक अपशिष्ट तरल उत्पन्न करने की संभावना है, जिससे पर्यावरण प्रदूषण होता है, और कुछ सटीक घटकों के लिए जंग का खतरा भी होता है। यद्यपि यांत्रिक पीस सतह की गंदगी को हटा सकते हैं, लेकिन आधार सामग्री को नुकसान पहुंचाना आसान है। जटिल आकृतियों के घटकों से निपटने के दौरान इसका एक खराब प्रभाव पड़ता है, और यह धूल प्रदूषण का भी उत्पादन करेगा, जिससे ऑपरेटरों के स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा होगा। इसके अलावा, उच्च-सटीक सफाई की आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल है।

एयरोस्पेस, रेल पारगमन और समुद्री जहाजों जैसे उच्च-अंत विनिर्माण उद्योगों के तेजी से विकास के साथ, घटक सफाई के लिए आवश्यकताएं तेजी से कठोर हो रही हैं। बड़े और जटिल घटक, जैसे कि विमान इंजन इनलेट्स, हाई-स्पीड रेल कार बॉडी, और शिप हैच कवर, उनकी सतह की गुणवत्ता सीधे उत्पाद प्रदर्शन और सेवा जीवन को प्रभावित करती है। ये घटक न केवल आकार में बड़े और आकार में जटिल हैं, बल्कि सटीकता, दक्षता और सतह की अखंडता की सफाई के लिए भी उच्च आवश्यकताएं हैं। पारंपरिक सफाई के तरीके अब आधुनिक विनिर्माण उद्योगों की विकास आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकते हैं।

पर्यावरण संरक्षण की बढ़ती वैश्विक जागरूकता की पृष्ठभूमि के खिलाफ, विनिर्माण उद्योग प्रदूषण उत्सर्जन और संसाधन की खपत को कम करने के दबाव का सामना करता है। एक हरी सफाई तकनीक के रूप में, लेजर सफाई तकनीक के पास कोई रासायनिक प्रदूषण, कम ऊर्जा की खपत और गैर-संपर्क सफाई जैसे फायदे हैं। यह पारंपरिक सफाई विधियों के कारण होने वाली पर्यावरणीय समस्याओं को प्रभावी ढंग से हल कर सकता है, सतत विकास रणनीति के अनुरूप है, और विभिन्न क्षेत्रों में आवेदन की मांग अधिक से अधिक जरूरी होती जा रही है।

2। लेजर सफाई प्रौद्योगिकी: तंत्र

लेजर सफाईएक ऐसी तकनीक है जो एक सामग्री की सतह के साथ बातचीत करने के लिए एक उच्च-ऊर्जा घनत्व के साथ एक लेजर बीम का उपयोग करती है। यह गंदगी, कोटिंग्स, आदि को सब्सट्रेट की सतह से छीलने या विघटित होने का कारण बनता है, जिससे सफाई का उद्देश्य प्राप्त होता है।

लेजर सफाई प्रक्रिया में कई भौतिक तंत्र शामिल हैं, जैसे कि थर्मल एब्लेशन, तनाव कंपन, थर्मल विस्तार, वाष्पीकरण, चरण विस्फोट, वाष्पीकरण दबाव और प्लाज्मा सदमे। ये तंत्र सब्सट्रेट से साफ किए जाने वाले ऑब्जेक्ट को अलग करने के लिए एक साथ काम करते हैं, जिससे सफाई प्रभाव प्राप्त होता है।

अलग-अलग सफाई मीडिया के अनुसार, लेजर क्लीनिंग को लेजर ड्राई क्लीनिंग, वेट लेजर क्लीनिंग और लेजर शॉक-वेव क्लीनिंग में विभाजित किया जा सकता है।

लेजर ड्राई क्लीनिंग

लेजर ड्राई क्लीनिंग वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला लेजर क्लीनिंग विधि है। यह सब्सट्रेट की सतह को सीधे विकिरणित करने के लिए एक लेजर बीम का उपयोग करता है, जिससे सब्सट्रेट वैन डेर वाल्स बल को दूर करने के लिए थर्मल विस्तार से गुजरता है, इस प्रकार गंदगी को हटा देता है।

लेजर तीव्रता:लेजर ऊर्जा घनत्व में परिवर्तन सफाई प्रभाव को काफी प्रभावित करता है। कम ऊर्जा तीव्रता पर, वाष्पीकरण और चरण विस्फोट मुख्य प्रक्रियाएं हैं। उच्च ऊर्जा घनत्वों पर, वाष्पीकरण दबाव और सदमे प्रभाव भी खेल में आते हैं, और अल्ट्रा-उच्च ऊर्जा प्लाज्मा की पीढ़ी जैसी समस्याओं को जन्म दे सकती है। आमतौर पर, सब्सट्रेट की रक्षा के लिए अपेक्षाकृत कम ऊर्जा घनत्व पर सफाई की जाती है।

लेजर तरंग दैर्ध्य:तरंग दैर्ध्य सामग्री के ऊर्जा युग्मन से संबंधित है। संक्षेप में तरंग दैर्ध्य में, फोटोकैमिकल एब्लेशन प्रमुख है, जबकि लंबी तरंग दैर्ध्य में, फोटोथर्मल एब्लेशन प्रमुख है। इसके अलावा, तरंग दैर्ध्य कणों और सब्सट्रेट के बीच बल और तापमान वितरण को प्रभावित करता है, इस प्रकार सफाई बल और दक्षता को प्रभावित करता है। तरंग दैर्ध्य का प्रभाव विभिन्न सफाई कार्यों के लिए भी भिन्न होता है।

पल्स चौड़ाई:छोटे और लंबे-दालों के सफाई तंत्र अलग-अलग हैं। लॉन्ग - दालों का एक मजबूत अपघटन प्रभाव होता है लेकिन खराब चयनात्मकता, जबकि कम -दालियां कम क्षति के साथ दूषित पदार्थों को हटाने के लिए उच्च तापमान और सदमे तरंगों को उत्पन्न कर सकती हैं। अल्ट्रा -शॉर्ट पल्स चौड़ाई के मामले में, "एब्लेशन" तंत्र काम पर है।

घटना कोण:जब लेजर को लंबवत रूप से विकिरणित किया जाता है, तो दूषित कण लेजर को अवरुद्ध कर सकते हैं। तिरछा विकिरण सफाई दक्षता में सुधार कर सकता है।

लेजर ड्राई क्लीनिंग का तंत्र और सफाई प्रभाव पर प्रमुख मापदंडों का प्रभाव: a) तंत्र b) तरंग दैर्ध्य c) पल्स चौड़ाई d) घटना कोण e) सामने/पीछे की घटना

गीला लेजर सफाई

यह एक तरल फिल्म की सहायता के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। एक तरल फिल्म को साफ करने के लिए वर्कपीस की सतह पर पहले से रखा गया है। जब लेजर सीधे विकिरणित हो जाता है, तो तरल तेजी से गर्म हो जाता है, एक मजबूत प्रभाव बल पैदा करता है, जिससे सब्सट्रेट की सतह पर दूषित पदार्थों को हटा दिया जाता है।

गीले लेजर सफाई का तंत्र

लेजर शॉक-वेव क्लीनिंग

लेजर शॉक-वेव क्लीनिंग तकनीक को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: ड्राई लेजर शॉक-वेव क्लीनिंग और हाइब्रिड लेजर शॉक-वेव क्लीनिंग।

शुष्क लेजर शॉक-वेव क्लीनिंग के दौरान, लेजर एक प्लाज्मा उत्पन्न करने के लिए केंद्रित होता है जो कणों को प्रभावित करता है। यह प्रत्यक्ष विकिरण के कारण होने वाले नुकसान से बच सकता है, लेकिन अंधे धब्बे हो सकते हैं। यह घटना कोण को बदलकर या दोहरी-बीम सफाई का उपयोग करके सुधार किया जा सकता है।

हाइब्रिड लेजर शॉक-वेव क्लीनिंग में स्टीम, अंडरवाटर और वेट लेजर शॉक जैसे तरीके शामिल हैं। यह गंदगी को हटाने के लिए तरल पदार्थों के प्रासंगिक प्रभावों का उपयोग करता है। यह तरल घनत्व जैसी विशेषताओं से संबंधित है, और स्पष्ट लाभ के साथ अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है।

लेजर शॉक-वेव क्लीनिंग का तंत्र: ए) सूखी लेजर शॉक-वेव क्लीनिंग बी) बेहतर सूखी लेजर शॉक-वेव क्लीनिंग बी 1) सिंगल-बीम लेजर बी 2) डुअल-बीम लेजर सी) वेट लेजर शॉक-वेव क्लीनिंग।

3। एयरोस्पेस: टाइटेनियम मिश्र धातु सेवन डक्ट पर ऑक्साइड फिल्म

यह नैनोसेकंड पल्स लेजर का उपयोग करके टाइटेनियम मिश्र धातु सेवन डक्ट की सतह पर ऑक्साइड फिल्म को साफ करने के लिए एक उल्लेखनीय प्रभाव है। इसकी कम थर्मल प्रभाव विशेषता सब्सट्रेट को माध्यमिक ऑक्सीकरण से रोक सकती है, जो एक बेहतर सफाई विधि है।

ड्राई क्लीनिंग मैकेनिज्म:
मुख्य तंत्र लेजर एब्लेशन है। जब लेजर ऊर्जा ऑक्साइड फिल्म पर काम करती है, तो सतह बड़ी मात्रा में ऊर्जा को अवशोषित करती है। ऊर्जा के आधार पर, पृथक्करण तंत्र में परिवर्तन होता है, और सतह पर विभिन्न रूपात्मक संरचनाएं बनती हैं।

जब ऊर्जा कम होती है, तो ऑक्साइड फिल्म का हिस्सा हटा दिया जाता है, जिसमें थोड़ी मात्रा में रीमेल्टेड क्षेत्र होता है; जब ऊर्जा मध्यम होती है, तो ऑक्साइड फिल्म को हटा दिया जाता है और क्षति नगण्य होती है; जब ऊर्जा बहुत अधिक होती है, हालांकि ऑक्साइड फिल्म को हटाया जा सकता है, तो यह सब्सट्रेट को बहुत नुकसान पहुंचाएगा, और सतह पर एक छाया हुआ संरचना बनती है।

गीला सफाई तंत्र:

कम ऊर्जा घनत्व पर, सफाई तंत्र लेजर-प्रेरित शॉक वेव है। एक उच्च ऊर्जा घनत्व पर, यह मुख्य रूप से लेजर पृथक्करण और चरण विस्फोट है। सफाई प्रक्रिया के दौरान, टाइटेनियम मिश्र धातु को तेजी से ठंडा किया जाता है और मार्टेंसिटिक टाइटेनियम मिश्र धातु बनाने के लिए गर्म किया जाता है। जब ऊर्जा घनत्व एक निश्चित मूल्य तक बढ़ जाता है, तो सतह एक नैनो-संरचित फलाव सतह बन जाती है, और यह नैनो-संरचना टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री के बाद के अनुप्रयोग के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

एयरोस्पेस टाइटेनियम मिश्र धातु सेवन डक्ट की सतह पर ऑक्साइड फिल्म का लेजर क्लीनिंग इफेक्ट और मैकेनिज्म: ए) क्लीनिंग के बाद टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह आकारिकी) टाइटेनियम मिश्र धातु ऑक्साइड फिल्म सी की लेजर ड्राई क्लीनिंग का मुख्य तंत्र) टाइटेनियम अलॉय ऑक्साइड फिल्म के लेजर वेट क्लीनिंग का मुख्य तंत्र।

4। हाई-स्पीड रेल: एल्यूमीनियम मिश्र धातु कार बॉडी पर पेंट
 

पेंट की मोटाई और सफाई विधि:

हाई-स्पीड रेल एल्यूमीनियम मिश्र धातु कार निकायों पर पेंट की सफाई के लिए, विभिन्न रंगों और पेंट के मोटाई के लिए अलग-अलग उपयुक्त लेजर सफाई विधियों की आवश्यकता होती है।

3000W CW फाइबर लेजर क्लीनिंग मशीन

पतली पेंट (40μm से कम या उससे कम मोटाई): कम पेंट अवशोषण दर के साथ लेजर प्रकाश स्रोत का चयन करना और थर्मल कंपन के माध्यम से इसे हटाना बेहतर है;
मोटी पेंट: उच्च पेंट अवशोषण दर के साथ लेजर प्रकाश स्रोत का चयन करना और एब्लेशन तंत्र का उपयोग करके इसे हटाना आवश्यक है।

लाल पेंट स्ट्रिपिंग:
लाल पेंट के लिए मुख्य स्ट्रिपिंग तंत्र कंपन तंत्र है।

सफाई प्रक्रिया के दौरान, लेजर ऊर्जा सब्सट्रेट में प्रवेश करती है, और सब्सट्रेट के तापमान वृद्धि से उत्पन्न थर्मल तनाव पेंट को गिरने का कारण बनता है, और पूरे पेंट परत को हटाया जा सकता है, एल्यूमीनियम मिश्र धातु की सतह पर अवशिष्ट पेंट के साथ एक ढीला नेट-आकारिकी दिखाते हुए।

ब्लू पेंट हटाने:
एक ही लेजर ऊर्जा इनपुट के तहत, नीले रंग का तापमान लाल रंग की तुलना में अधिक होता है, लेकिन सब्सट्रेट का थर्मल तनाव लाल पेंट की तुलना में कम होता है। जब पेंट का तापमान उबलते बिंदु तक पहुंचता है, तो पेंट को वाष्पीकरण द्वारा हटा दिया जाता है, और परत क्रैकिंग, बर्निंग और प्लाज्मा शॉक जैसे युग्मित तंत्र भी होते हैं।

हाई-स्पीड रेल एल्यूमीनियम मिश्र धातु कार बॉडी की सतह पर लेजर क्लीनिंग इफेक्ट और पेंट का तंत्र: ए) एल्यूमीनियम मिश्र धातु की सतह आकारिकी बी की सफाई के बाद) एल्यूमीनियम मिश्र धातु की सतह पर नीले/लाल रंग की लेजर ड्राई क्लीनिंग का मुख्य तंत्र।
 

5। जहाज: उच्च शक्ति वाले स्टील जहाज पतवार की सतह पर जंग
 

सूखी जंग हटाने की सफाई
उच्च शक्ति वाले स्टील जहाज के पतवार के लिए शुष्क जंग हटाने की सफाई की प्रक्रिया में, मुख्य हटाने का तंत्र ऊर्जा अवशोषण के कारण ऑक्साइड फिल्म का वाष्पीकरण है। जब सतह ऑक्साइड वाष्पीकरण करती है और वाष्पित हो जाती है, तो एक नीचे की प्रतिक्रिया बल उत्पन्न होता है, जो मोटी ऑक्साइड फिल्मों को हटाने में मदद करता है।

तरल फिल्म-असिस्टेड लेजर जंग हटाना
तरल फिल्म-असिस्टेड लेजर जंग हटाने का मुख्य तंत्र ऊर्जा को अवशोषित करने वाली बूंदों के कारण होने वाला चरण विस्फोट है, जिससे जंग की परत को हटाने के लिए एक प्रभाव बल उत्पन्न होता है।

तरल फिल्म का विस्फोटक उबलते प्रभाव जंग हटाने पर चरण विस्फोट तंत्र के प्रभाव को बढ़ाता है, जिससे सतह ऑक्साइड फिल्मों को बेहतर हटाने में सक्षम बनाया जाता है, लेकिन यह गहरे दफन ऑक्साइड को हटाने में प्रभावी नहीं है।

विभिन्न जंग परत हटाने तंत्र सतह पर पिघले हुए धातु के प्रवाह को प्रभावित करते हैं। चरण विस्फोट द्वारा उत्पन्न पार्श्व जोर पिघले हुए परत के प्रवाह को बढ़ावा दे सकता है, जिससे सतह को चिकना हो जाता है, जबकि वाष्पीकरण तंत्र द्वारा उत्पादित ऑक्साइड वाष्प तरल धातु द्वारा गड्ढों के भरने को प्रभावित कर सकता है।

उच्च शक्ति वाले स्टील के जहाज के पतवार की सतह पर जंग की लेजर सफाई: ए) बी सफाई के बाद उच्च शक्ति वाले स्टील की सतह आकृति विज्ञान) उच्च-शक्ति स्टील के हल के पतवार पर जंग की लेजर सूखी/गीली सफाई के मुख्य तंत्र।

6। महासागर: एल्यूमीनियम मिश्र धातु सतहों पर समुद्री सूक्ष्मजीव

लेजर पैरामीटर और सफाई प्रभाव:

संकीर्ण पल्स चौड़ाई और उच्च शिखर शक्ति वाले लेज़रों का एल्यूमीनियम मिश्र धातु सतहों पर समुद्री सूक्ष्मजीवों पर बेहतर सफाई प्रभाव पड़ता है।

सूक्ष्मजीव निष्कासन तंत्र:
एक्स्ट्रासेल्युलर पॉलीमेरिक पदार्थों (ईपीएस) परत और बार्नकल सब्सट्रेट के लिए लेजर हटाने वाले तंत्र क्रमशः एब्लेशन वाष्पीकरण और शॉक वेव स्ट्रिपिंग हैं। मल्टीहोटन अवशोषण प्रक्रिया के दौरान, माइक्रोबियल मैक्रोमोलेक्यूलस की एकल श्रृंखलाएं टूटती हैं, बड़ी संख्या में परमाणुओं का उत्पादन करने के लिए विघटित होती हैं। आयनीकरण के बाद, प्लाज्मा शॉक और एब्लेशन मैकेनिज्म की संयुक्त कार्रवाई के तहत, समुद्री सूक्ष्मजीवों को बेहतर ढंग से हटाया जा सकता है।

कम लेजर ऊर्जा घनत्वों पर पेंट और समुद्री सूक्ष्मजीवों जैसे कार्बनिक पदार्थों के लिए, फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के कारण उनके रासायनिक बंधन टूट जाते हैं, बिगड़ने, मलिनकिरण, गतिविधि का नुकसान, आदि के रूप में प्रकट होते हैं, जैसे कि ऊर्जा घनत्व बढ़ता है, जैसे कि एब्लेशन, वाष्पीकरण, दहनशील प्रसार, और प्लास्मा झटका।

ऑक्साइड फिल्मों और जंग जैसे अकार्बनिक पदार्थों के लिए, कम ऊर्जा घनत्व में कोई बदलाव नहीं होता है, और ऊर्जा बढ़ने के बाद पृथक्करण और वाष्पीकरण होता है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु सतहों पर समुद्री सूक्ष्मजीवों के लेजर सफाई प्रभाव और तंत्र।

7। सांस्कृतिक अवशेषों की लेजर सफाई
 

स्पंदित लेजर क्लीनर में सांस्कृतिक अवशेष संरक्षण में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं, जो कि पत्थर, कागज और धातु कलाकृतियों जैसे सांस्कृतिक अवशेषों की गैर-विनाशकारी और उच्च-सटीक सफाई की जरूरतों को पूरा करते हैं।

200W पोर्टेबल स्पंदित लेजर क्लीनर

सांस्कृतिक अवशेषों में स्पंदित लेजर सफाई के विशिष्ट अनुप्रयोग:

पत्थर की कलाकृतियां:

a) प्राचीन रोमन संगमरमर ओडीसियस मूर्तिकला: A1) सफाई के बाद A2 की सफाई से पहले)

बी) रोमन संगमरमर सरकोफैगस: बी 1) सफाई करने से पहले बी 2) सफाई के बाद

ग) ग्रीक एक्रोपोलिस पार्थेनन मंदिर राहत मूर्तियां

पेपर कलाकृतियों:
डी) 15 वीं शताब्दी की तेल चित्रकला "पिलातुस से पहले क्राइस्ट": डी 1) सफाई के बाद डी 2) सफाई के बाद)

ई) 19 वीं सदी की आधुनिक तेल चित्रकला "शिकार दृश्य": E1) सफाई के बाद E2 की सफाई से पहले)
 

धातु कलाकृतियाँ:
च) इलिनोइस विश्वविद्यालय कांस्य मूर्तिकला: एफ 1) सफाई से पहले एफ 2) सफाई के बाद

जी) सिल्वर हंटिंग राइफल: जी 1) सफाई से पहले जी 2) सफाई के बाद

एच) 19 वीं सदी के सैन्य गोल्ड ब्रैड: एच 1) एच 2 की सफाई से पहले) पूरी तरह से साफ H3) ओवर-क्लीन

अन्य कलाकृतियां:
i) 19 वीं सदी के सोने का पानी चढ़ा हुआ लकड़ी का फ्रेम: i1) सफाई के बाद i2 की सफाई से पहले)

j) 19 वीं सदी के अफ्रीकी रतन चटाई: J1) सफाई के बाद J2 की सफाई से पहले)

k) प्राचीन मिस्र का ग्लास पोत: K1) सफाई से पहले K2) सफाई के बाद