التنظيف بالليزر: اختيار مصدر الليزر المناسب هو المفتاح

جوهر التنظيف بالليزر هو كثافة الطاقة العالية لشعاع الليزر المسلط على سطح قطعة العمل، بحيث يتم إزالة الأوساخ والأكسدة والطلاءات وغيرها من المواد الموجودة على سطح قطعة العمل عن طريق الحرارة الناتجة عن الانصهار الفوري أو الاستئصال أو التبخر أو الإزالة، وذلك لتحقيق سطح نظيف لقطعة العمل دون الإضرار بعملية الركيزة، وهو الخيار الأمثل لجيل جديد من تكنولوجيا التنظيف الصناعية.

نوع الليزر والمواد القابلة للتطبيق

كما ساهم تطوير الليزر في الوقت نفسه في تعزيز التطور السريع لتكنولوجيا التنظيف بالليزر في الصين، وأصبحت تكنولوجيا التنظيف بالليزر أيضاً تكنولوجيا تنظيف لا غنى عنها في المجالات الصناعية والبحرية والفضاء وغيرها من مجالات التصنيع المتطورة، بما في ذلك إزالة الأوساخ المطاطية من سطح قوالب الإطارات، وإزالة ملوثات زيت السيليكون من سطح طبقة الذهب، والتنظيف عالي الدقة لصناعة الإلكترونيات الدقيقة.

يُعدّ إزالة الصدأ والطلاء والزيوت وطبقة الأكسيد من أسطح المعادن من أحدث تطبيقات التنظيف بالليزر. وتختلف أنواع الليزر المختلفة في الطول الموجي والطاقة وغيرها من المعايير المهمة، كما تختلف متطلباتها باختلاف المواد والبقع. لذا، يتطلب التنظيف الفعلي اختيار طرق تنظيف ليزرية مناسبة لكل حالة.

بعد عدد كبير من عمليات التحقق التجريبية التي أجراها فريق البحث والتطوير في شركة MavenLaser، أصبح ليزر MOPA، وهو ليزر مركب، الأكثر استخدامًا في سوق تنظيف الليزر، يليه عدد قليل من تطبيقات ليزر ثاني أكسيد الكربون، وليزر الأشعة فوق البنفسجية، والليزر المستمر.

1. تنظيف أسطح المواد المختلفة باستخدام ليزر MOPA النبضي

يُعد تجويف الرنين في نظام ليزر الألياف MOPA نفسه ليفًا بصريًا، والمذبذب الرئيسي (MO) هو ليزر منخفض الطاقة، يُختار عادةً لطوله الموجي المناسب. يستطيع ليزر الصمام الثنائي (LD) منخفض الطاقة تعديل معلمات الخرج مباشرةً بواسطة تيار التشغيل، ثم يُنقل ضوء الإشارة الناتج عن الصمام الثنائي إلى نظام تضخيم الطاقة (PA) عبر وصلة التوصيل لتضخيم إشارة الضوء.

يُعدّ ليزر MOPA الأكثر استخدامًا في عمليات التنظيف بالليزر، إذ يُمكن ربط نظام ليزر الألياف MOPA بنظام مصدر الإشارة الأولية للتضخيم بدقة، دون تغيير خصائص الليزر كطول الموجة المركزي وشكل النبضة وعرضها. وبالتالي، يتميز هذا النظام بنطاق ضبط أوسع وأكثر دقة، ما يجعله أكثر ملاءمةً لمختلف سيناريوهات التطبيق على المواد المختلفة، كما أن نطاق المعالجة أوسع، ما يُلبي احتياجات تنظيف أسطح المواد المتنوعة.

إضافةً إلى ذلك، يتميز ليزر MOPA بهامش طاقة ليزري عالٍ، ويمكن تحسينه من خلال تطوير جهاز التنظيف بالليزر، كزيادة مساحة بقعة المعالجة الليزرية، واستخدام أنظمة ذكية، وما إلى ذلك، لتحقيق تطوير معدات التنظيف بالليزر. ومن الجدير بالذكر أنه نظرًا للأداء الممتاز وقابلية تطبيق ليزر MOPA في سيناريوهات متنوعة، فإنه يُستخدم على نطاق واسع، لا سيما في بطاريات الطاقة الجديدة وغيرها من الصناعات الناشئة.

بطارية طاقة جديدة	تنظيف أقطاب بطاريات الليثيوم، وتنظيف أعمدة الأقطاب، وتنظيف منافذ حقن السوائل، وتنظيف الأغطية، وتنظيف الأغشية الزرقاء، إلخ.
الفضاء الجوي	تنظيف أجزاء المحرك قبل وبعد اللحام، وتنظيف خزان تخزين مركبة الإطلاق قبل وبعد اللحام، وإزالة الطلاء من المواد المركبة، وإزالة عامل الفصل، وإزالة غلاف الطائرة، وإزالة المواد المانعة للتسرب، وتنظيف القوالب
منتجات القوالب	قوالب الإطارات، وقوالب التغليف، وقوالب الحقن، وقوالب حلقات الإحكام، وقوالب الطعام، وما إلى ذلك لإزالة طبقة الكربون
صناعة الإلكترونيات الاستهلاكية	اختيار لوحات الدوائر وإزالة الطلاء، تنظيف الرقاقات، إزالة طلاء أغطية الهواتف المحمولة، تنظيف أدوات طلاء الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD).
صناعة السيارات	تنظيف الهيكل قبل اللحام، تنظيف العجلات، إزالة الطلاء من مناطق محددة من الهيكل، إطارات صامتة
السفن البحرية	التنظيف قبل وبعد اللحام، وإزالة الطلاء من الأجزاء، وتنظيفها لإزالة الزيوت
صيانة الجسور والطرق السريعة	إزالة الطلاء من الأجزاء الهيكلية للجسور، وإزالة الصدأ، وإزالة الطلاء من حواجز الطرق السريعة
النقل بالسكك الحديدية	تنظيف الهيكل المصنوع من الألومنيوم قبل وبعد اللحام، والتنظيف التلقائي لزوج العجلات، وتنظيف العربات، وتنظيف المحركات، إلخ.
البتروكيماويات	إزالة الطلاء من منصات النفط البحرية، وإزالة طلاء خطوط الأنابيب، وإزالة الصدأ، وما إلى ذلك.
صناعة الأغذية	صواني الخبز المعدنية، والقوالب، وما إلى ذلك.
كوب شفط	إزالة الطلاء من قاع وجدران الأكواب المعزولة
صناعات أخرى	فلتر زيت معدني، تنظيف أنبوب الفلتر، تلميع الفولاذ المقاوم للصدأ، إزالة الصدأ بالليزر، إزالة الأكسيد

2. التنظيف بالليزر المركب، الخيار الأمثل لإزالة الطلاء

تعتمد عملية التنظيف بالليزر للمواد المركبة على استخدام ليزر أشباه الموصلات المستمر كمصدر لنقل الحرارة، حيث تمتص المواد اللاصقة المراد تنظيفها الطاقة لتتبخر وتتشكل سحب بلازما، مما يؤدي إلى ضغط تمدد حراري بين المعدن والمواد اللاصقة، وبالتالي تقليل قوة الترابط بين الطبقتين. وعندما يُصدر الليزر شعاعًا نبضيًا عالي الطاقة، تُحدث موجة صدمية اهتزازية تُضعف الترابط بين المواد اللاصقة وسطح المعدن مباشرةً، مما يُحقق تنظيفًا سريعًا بالليزر.

إزالة طلاء غلاف خلية الطاقة

تُوفر تقنية التنظيف بالليزر للمواد المركبة مزيجًا وظيفيًا من الليزر المستمر والليزر النبضي، مما يُشكل خصائص معالجة مُضاعفة (1 + 1 > 2). تتميز هذه التقنية بسرعة عالية وكفاءة فائقة وجودة تنظيف أكثر تجانسًا، كما يُمكن استخدام أطوال موجية مختلفة من الليزر في الوقت نفسه لإزالة البقع من مختلف المواد.

إزالة الطلاء لمحركات الشعر

في الوقت الحاضر، يستخدم التنظيف المركب بالليزر على نطاق واسع في السفن، وإصلاح السيارات، وقوالب المطاط، وأدوات الآلات المتطورة، والسكك الحديدية، وحماية البيئة، وغيرها من المجالات، حيث يزيل بشكل فعال الراتنج والطلاء والزيوت والبقع والأوساخ والصدأ والطلاء والطبقة المؤكسدة من سطح الجسم.

على سبيل المثال، في تنظيف المواد المطلية السميكة بالليزر، حيث يكون خرج الطاقة الناتج عن نبضات الليزر المتعددة عالي التكلفة، يُمكن استخدام التنظيف المركب بالليزر النبضي وليزر أشباه الموصلات، مما يُحسّن جودة التنظيف بسرعة وفعالية دون إلحاق الضرر بالركيزة. كذلك، في تنظيف سبائك الألومنيوم وغيرها من المواد العاكسة للغاية بالليزر، حيث تُشكل انعكاسية الليزر الواحد مشكلة، يُمكن استخدام التنظيف المركب بالليزر النبضي وليزر أشباه الموصلات، حيث يعمل نقل التوصيل الحراري لليزر أشباه الموصلات على زيادة معدل امتصاص الطاقة لطبقة أكسيد سطح المعدن، مما يُتيح لشعاع الليزر النبضي إزالة طبقة الأكسيد بسرعة أكبر، وبالتالي تحسين كفاءة الإزالة بشكل أكثر فعالية، وخاصةً زيادة كفاءة الطلاء بأكثر من الضعف.

3. التنظيف بالليزر بثاني أكسيد الكربون، وهو الخيار الأمثل لإزالة المواد غير المعدنية

ليزرات ثاني أكسيد الكربون هي ليزرات غازية تستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون كمادة عاملة، وتُملأ بغاز ثاني أكسيد الكربون وغازات مساعدة أخرى (الهيليوم والنيتروجين وكمية قليلة من الهيدروجين أو الزينون)، مما يمنحها توجيهًا أفضل، ونقاءً لونيًا أعلى، واستقرارًا تردديًا أكبر. ونظرًا لأن أنبوب التفريغ يُصنع عادةً من الزجاج أو الكوارتز، فإن النوعين الشائعين من ليزرات ثاني أكسيد الكربون هما ليزرات ثاني أكسيد الكربون ذات الأنبوب الزجاجي وليزر ثاني أكسيد الكربون ذو الأنبوب المعدني بترددات الراديو.

إزالة العلكة

4. التنظيف بالليزر فوق البنفسجي للأجهزة الدقيقة

تُعدّ ليزرات الإكسيمر وليزر الحالة الصلبة من أهم أنواع الليزر فوق البنفسجي المستخدمة في التصنيع الدقيق بالليزر. يتميز ليزر فوق بنفسجي ذو طول موجي قصير وطاقة فوتونية عالية بقدرته على كسر الروابط الكيميائية بين المواد مباشرةً، مما يؤدي إلى إزالة المواد من السطح على شكل غاز أو جسيمات. كما أن المنطقة المتأثرة بالحرارة الناتجة أثناء المعالجة تكون صغيرة، مما يمنحه مزايا فريدة في التصنيع الدقيق، حيث يُستخدم مع مواد مثل السيليكون، ونيتريد الغاليوم، وغيرها من أشباه الموصلات، والكوارتز، والياقوت، وغيرها من البلورات البصرية، بالإضافة إلى البولي إيميد (PI) والبولي كربونات (PC) وغيرها من المواد البوليمرية، مما يُحسّن جودة التصنيع بشكل فعّال.

تنظيف دبابيس الرقائق

يُعتبر الليزر فوق البنفسجي الحل الأمثل لتنظيف الإلكترونيات الدقيقة، إذ تتميز تقنية المعالجة الباردة الدقيقة التي يستخدمها بعدم تغيير الخصائص الفيزيائية للمادة، مما يتيح معالجة دقيقة للأسطح. ويمكن استخدامه على نطاق واسع في مختلف الصناعات والمجالات، مثل الاتصالات والبصريات والصناعات العسكرية والتحقيقات الجنائية والطب. فعلى سبيل المثال، أدى ظهور تقنية الجيل الخامس (5G) إلى زيادة الطلب على معالجة الدوائر المطبوعة المرنة (FPC). ويُتيح استخدام الليزر فوق البنفسجي إمكانية المعالجة الباردة الدقيقة لهذه الدوائر وغيرها من المواد.

5. التنظيف المستمر بالليزر الليفي لإزالة الصدأ العائم من الأسطح المعدنية

يعمل ليزر الألياف المستمر عن طريق ضخ الضوء من مصدر الضخ من خلال عاكس مقترن بوسط التضخيم، ولأن وسط التضخيم عبارة عن ألياف مطعمة بعناصر أرضية نادرة، فإن ضوء الضخ يمتص، وتقفز طاقة الفوتون الممتصة إلى مستوى طاقة أيون الأرض النادرة، مما يحقق انعكاس عدد الجسيمات. بعد انعكاس الجسيم من خلال تجويف الرنين، يقفز من الحالة المثارة إلى الحالة الأرضية، ويطلق الطاقة، ويشكل خرج ليزر مستقر. الميزة الأكبر هي أن الضوء يمكن أن يكون مستمرًا.

التنظيف بعد اللحام

تطبيقات التنظيف بالليزر الفعلية، وتطبيقات ليزر الألياف المستمر أقل، ولكن هناك عدد قليل من التطبيقات، مثل بعض الهياكل الفولاذية الكبيرة وخطوط الأنابيب وما إلى ذلك، نظرًا لحجم تبديد الحرارة الكبير بسرعة، فإن متطلبات تلف الركيزة ليست عالية، عندها يمكنك اختيار الليزر المستمر.

إزالة الصدأ

تجدر الإشارة إلى أنه مع التقدم والاستقرار الذي حققته تقنية البقعة الحلقية، انتشر استخدام ليزر الألياف الحلقي على نطاق واسع في مجال اللحام والتنظيف، وذلك بفضل مزاياه المتمثلة في سهولة ضبط العملية وبساطة التشغيل. وبعد عدد كبير من التجارب التي أجراها مهندسو مركز مافن ليزر للعمليات، تم استخدام هذه التقنية لإزالة الصدأ العائم، مما أدى إلى تحسين كفاءة التنظيف بشكل كبير.

مع تقدم العلوم والتكنولوجيا وتحسين متطلبات حماية البيئة، ستشارك عملية التنظيف بالليزر بشكل أعمق وأكثر شمولاً في عملية تطوير الصناعة التحويلية الصينية، وستصبح طريقة التنظيف الرئيسية للإنتاج النظيف في الصناعة.

شركة شنتشن مافن لأتمتة الليزر المحدودة، ومقرها الرئيسي في شنتشن، تمتلك مصنع إنتاج خاص بها. تركز الشركة على مجال تطبيقات الليزر عالية التقنية، وتسعى جاهدةً لتطوير منتجاتها كهدف أساسي، لتزويد عملائها بمجموعة متكاملة من خدمات الليزر، تشمل القطع بالليزر، واللحام بالليزر، والتعليم بالليزر، والتنظيف بالليزر، وإمدادات الطاقة بالليزر. كما تعمل الشركة، وفقًا لمتطلبات العملاء، على تطوير برامج تنظيف آلية لتحقيق تنظيف أكثر ذكاءً. تحتل الشركة مكانة رائدة في مجال آلات التنظيف بالليزر، حيث تشمل منتجاتها آلات تنظيف ليزر من نوع الخزانة، وآلات تنظيف ليزر من نوع قضيب السحب، وآلات تنظيف ليزر من نوع الكتف الخلفي، بالإضافة إلى مجموعة متنوعة من نماذج آلات التنظيف بالليزر ذات الاستخدامات المتعددة. يضمن نظام تسويق المنتجات المتكامل ونظام خدمة ما بعد البيع المتميز أن تكون منتجات الشركة أكثر تنافسية، مع توفير خدمة دعم فني على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. ستبهرك تقنية مافن ليزر بجودة تقنيتها المستقرة وأسعار خدماتها المعقولة، لتصبح شريكك الموثوق!