Tecnologia de limpeza a laser: princípios e aplicações

Tecnologia de limpeza a laser: princípios e aplicações

1. Introdução:

Com o avanço e desenvolvimento da tecnologia, a tecnologia de processamento a laser tem sido amplamente utilizada na prática de produção.

O processamento a laser (Laser Beam Machining, LBM) pode ser usado para perfuração, corte, ajuste fino de dispositivos eletrônicos, soldagem, tratamento térmico, etc.

2. Princípio da tecnologia de limpeza a laser:

1. Formas de contaminantes:

Os contaminantes são principalmente ligados às superfícies através de ligações covalentes, interações dipolo-dipolo, ação capilar, ligações de hidrogênio, adsorção e forças eletrostáticas.

Entre elas, a ação capilar, a adsorção e as forças eletrostáticas (conforme mostrado na Figura 1) são as mais difíceis de quebrar.

Figura 1. Três Forças Básicas de Adsorção de Poluentes em Superfícies Sólidas

Observação:

A força capilar vem da coesão de uma camada muito fina de líquido (como a umidade atmosférica) que se forma nas pequenas lacunas entre as partículas e a superfície do substrato. A força de adesão é a principal força de adesão para poluentes em microescala.

2. Mecanismo de limpeza

O feixe de laser pode produzir pelo menos três efeitos:

(1) Induzir ressonância mecânica na superfície sólida, causando a desintegração e desprendimento da sujeira ou depósito da superfície;

(2) Aquecer a sujeira da superfície para expandir, superando assim a força de adesão do material básico às partículas de sujeira e separando-a da superfície do objeto;

(3) Vaporizar, gaseificar ou decompor instantaneamente moléculas de sujeira.

3. Método de Limpeza 1 – Lavagem a Seco.

Figura 2 Diagrama esquemático do processo dinâmico de lavagem a seco a laser

Adotando radiação direta pulsada para limpeza, o laser é absorvido pelo substrato ou partículas, resultando em vibração que separa o substrato dos contaminantes.

4. Método de Limpeza 2 – Limpeza de Filme Líquido.

Figura 3 Diagrama esquemático do processo dinâmico de limpeza a laser na presença de filme líquido
  1. Laser incidente.
  2. Filme líquido.
  3. Partícula contaminante.
  4. Evaporação explosiva.
  5. Substrato.

Primeiro, deposite uma camada de filme líquido na superfície do substrato e depois use radiação laser para limpá-lo.

5. Método de Limpeza 3 – Laser + Gás Inerte.

Ao irradiar com laser, sopre gás inerte em direção à superfície da peça de trabalho. Quando a sujeira é removida da superfície, ela é expelida pelo gás para longe da superfície para evitar a repoluição e oxidação da superfície limpa.

3. Aplicações da tecnologia de limpeza a laser.

1. Limpeza de obras de arte.

  • 1a. Aparência original da obra de arte.
  • 1b. Limpeza a laser utilizada na parte superior da pintura e solvente químico utilizado na parte inferior.
  • 1c. Comparação da aparência original com o efeito após a limpeza a laser.
  • 1d. Limpeza combinada a laser e solvente químico.

2. Limpeza de Moldes

3. Remoção de tinta velha de aviões.

Na Europa, os sistemas de limpeza a laser já foram utilizados na indústria da aviação. Após um certo período de tempo, a superfície de um avião precisa ser repintada, mas a tinta antiga precisa ser completamente removida antes de repintar.

Os métodos tradicionais de remoção mecânica de tinta são propensos a danificar a superfície metálica do avião, representando riscos de segurança para a operação de voo.

No entanto, ao utilizar vários sistemas de limpeza a laser, a camada de tinta na superfície de um Airbus A320 pode ser completamente removida em dois dias, sem danificar a superfície metálica.

4. Limpeza de Dutos Dentro de Reatores Nucleares.

Ao usar fibras ópticas para guiar feixes de laser de alta potência para o interior dos reatores nucleares, a poeira radioativa pode ser removida diretamente e o material limpo pode ser facilmente descartado.

Além disso, como a operação é feita remotamente, garante a segurança dos trabalhadores.

4. Conclusão

A tecnologia de limpeza a laser pode ser usada para relíquias culturais líquidas, sólidas e detritos espaciais, bem como em situações onde os resíduos são explosivos ou o substrato é facilmente danificado. O uso de lasers apresenta vantagens como segurança, alta eficiência e confiabilidade.

Suas aplicações na remoção de ferrugem e remoção de tinta de superfícies metálicas, como aviões e navios, limpeza de superfícies de edifícios e limpeza de superfícies de cristal na indústria microeletrônica mostram excelente superioridade.

Pode-se inferir que com o desenvolvimento da tecnologia laser e a diminuição dos custos do laser, a aplicação da tecnologia de limpeza a laser se tornará ainda mais difundida.

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