Recentibus annis, purgatio laserica unum ex fervidis investigationis locis in campo fabricationis industrialis facta est, investigatio processum, theoriam, apparatum et applicationes amplectens. In applicationibus industrialibus, technologia purgationis lasericae magnum numerum superficierum substratorum diversorum certo modo purgare potuit, res purgans, inter quas chalybs, aluminium, titanium, vitrum et materiae compositae, et cetera, industrias aëronauticas, aviaticas, navigabiles, ferriviarias celeres, autocineticas, fungorum, energiam nuclearem, maritimas aliasque regiones complectitur.
Technologia purgationis lasericae, ab annis 1960 orta, commoda habet boni effectus purgandi, latae applicationum varietatis, magnae praecisionis, sine contactu et accessibilitatis. In fabricatione industriali, productione et conservatione aliisque campis latam applicationum varietatem habent, exspectatur ut modos purgationis traditionales partim vel omnino substituat, et technologia purgationis viridis saeculi XXI maxime promittente fiat.
Methodus purgationis lasericae
Processus purgationis lasericae valde complexus est, variis mechanismis removendi materiam implicatis. Methodo purgationis lasericae, processus purgationis varii mechanismi simul exstare possunt, qui maxime interactioni inter laserem et materiam attribuuntur, inter quos ablatio superficiei materiae, decompositio, ionizatio, degradatio, liquefactio, combustio, vaporizatio, vibratio, pulverisatio, expansio, contractio, explosio, desquamatio, effusio, aliaeque mutationes physicae et chemicae processus.
In praesenti, modi typici purgationis lasericae tres praecipue sunt: purgatio per ablationem lasericam, purgatio laserica pellicula liquida adiuvata, et modi purgationis per undas lasericas impulsivas.
Methodus purgationis ablationis lasericae
Principales rationes methodologicae sunt expansio thermalis, vaporizatio, ablatio et explosio phasium. Laser directe agit in materiam removendam a superficie substrati et condiciones ambientis possunt esse aer, gas rarefactum vel vacuum. Conditiones operationis simplices sunt et latissime adhibentur ad removendas varias tunicas, picturas, particulas vel sordes. Diagramma infra ostendit diagramma processus pro methodo purgationis ablationis laseris.
Cum irradiatio laserica in superficiem materiae fit, substratum et materiae purgantes primam expansionem thermalem subeunt. Crescente tempore interactionis laseris cum materia purgante, si temperatura infra limen cavitationis materiae purgantis est, materia purgans tantum mutationem physicam patitur. Differentia inter coefficientem expansionis thermalis materiae purgantis et substrati pressionem in superficie efficit, quae materiam purgantem corrugat, a superficie substrati avulsat, findit, fracturam mechanicam, vibrationem conterit, et cetera. Materia purgans iactu amovetur vel a superficie substrati detrahitur.
Si temperatura altior est quam limen gasificationis materiae purgantis, duae erunt condiciones: 1) limen ablationis materiae purgantis minus est quam substrati; 2) limen ablationis materiae purgantis maius est quam substrati.
Hi duo casus materiarum purgantium sunt liquefactio, cavitatio et ablatio aliaeque mutationes physico-chemicae; mechanismus purgationis, praeter effectus thermicos, complexior est, sed etiam rupturam nexus molecularis inter materias purgantes et substrata, decompositionem vel degradationem materiarum purgantium, explosionem phasium, gasificationem materiarum purgantium, ionizationem instantaneam, generationem plasmatis includere potest.
(1)Purgatio laserica adiuvata pelliculae liquidae
Methodus mechanismi praecipue vaporationem et vibrationem pelliculae liquidi ebullientis, ceteraque habet. Usus necessitatis eligendi longitudinem undae laseris aptam, ita ut defectus pressionis impactus in processu purgationis ablationis laseris compensetur, ad removenda quaedam ex rebus purgandis difficilioribus adhiberi potest.
Ut in figura infra demonstratur, pellicula liquida (aqua, ethanolum, vel alia liquida) superficiem obiecti purgandi praeobducta est, deinde radio laserico eam irradiat. Pellicula liquida energiam laseri absorbet, quae explosionem validam medii liquidi efficit, explosionem liquidi ferventis celerrime movens, translationem energiae ad materias purgandi superficiem efficit, vis explosiva transitoria magna sufficiens ad sordes superficiales removendas et ad proposita purgandi consequenda.
Methodus purgationis lasericae pellicula liquida adiuvata duo incommoda habet.
Processus molestus et processus difficilis ad moderandum.
Ob usum pelliculae liquidae, compositio chemica superficiei substrati post purgationem facile mutatur et novas substantias generat.
(1)Methodus purgationis generis undae impulsivae laseris
Modus processus et mechanismus ab prioribus duobus valde differunt; mechanismus praecipue in remotione vis undarum impulsivarum consistit, purgatio obiectorum praecipue in particulis adhibetur, praecipue ad removendas particulas (submicronicas vel nanoscopicas). Requisita processus admodum severa sunt, tum ad facultatem ionizandi aerem praestandam, tum ad distantiam idoneam inter laser et substratum servandam, ut actio vis impulsiva in particulas satis magna sit.
Schema processus purgationis undarum impulsivarum lasericarum infra monstratur: laser parallelus est directioni superficiei substrati emissae, substratum autem non in contactum venit. Move opus lasericum vel caput lasericum ut focus lasericus ad particulam prope exitum lasericum adaptetur; ionizatio aeris in puncto focali fiet, quae undas impulsivas efficit, expansionem sphaericam rapidam undarum impulsivarum, et extensionem ad contactum cum particulis efficit. Cum momentum componentis transversalis undae impulsivae in particula maius est quam momentum componentis longitudinalis et vis adhaesionis particularum, particula per volutationem removebitur.
Technologia purgationis lasericae
Mechanismus purgationis lasericae praecipue innititur superficiei obiecti post absorptionem energiae lasericae, vel vaporizationem et volatilizationem, vel expansionem thermalem instantaneam, ut adsorptionem particularum in superficie superet, ita ut obiectum a superficie removeatur, et deinde finem purgationis consequatur.
Breviter sic summatim describitur: 1. decompositio vaporis laseris, 2. detractio laseris, 3. expansio thermalis particularum pulveris, 4. vibratio superficiei substrati et vibratio particularum, quattuor aspectus.
Comparata cum processu purgationis tradito, technologia purgationis laserica sequentes proprietates habet.
1. Purgatio "sicca" est, nulla solutione purgatoria vel aliis solutionibus chemicis, et munditia multo altior est quam processus purgationis chemicae.
2. Ambitus remotionis sordium et substrati applicabilis latissimus est, et
3. Per ordinationem parametrorum processus laseris, superficiem substrati non laedere potest propter efficax remotionem sordium, superficies tam bona est quam nova.
4. Purgatio laserica facile automataria esse potest.
5. Apparatus decontaminationis lasericae diu, sumptibus operandi parvis, adhiberi potest.
6. Technologia purgationis lasericae est: viridis: processus purgationis, purgatio sordidum est pulvis solidus, parvus, facile reponendus, fere ambitum non polluet.
Decennio octogesimo saeculi vicesimi, cum industria semiconductorum in superficie lamellae siliconis contaminatae particulas purgationis celeriter progressa esset, maiores necessitates postulavit. Clavis erat ut contaminationem microparticularum et substrati inter magnam vim adsorptionis superaret. Purgatio chemica, mechanica, et ultrasonica traditionalis postulationibus satisfacere non posset, et purgatio laser talia problemata pollutionis solvere posset. Investigationes et applicationes pertinentes celeriter evolutae sunt.
Anno MCMLXXXVII, prima apparitio patentis petitionis de purgatione laserica. Decennio nono saeculi vicesimi, Zapka feliciter technologiam purgationis lasericae ad processum fabricationis semiconductorum adhibuit ad microparticulas e superficie personae removendas, applicationem primam technologiae purgationis lasericae in agro industriali efficiens. Anno MCMXCV, investigatores laserico TEA-CO2 2 kW adhibuerunt ad purgandum colorem e fuselagio aeroplani feliciter perficiendum.
Post ingressum saeculi XXI, cum celerrimo progressu laserum pulsus brevissimi, investigatio et usus technologiae purgationis lasericae domesticae et externae paulatim aucti sunt, in superficiebus materiarum metallicarum intendens. Usus externi typici sunt remotio picturae fuselagii aeroplani, degrassatio superficiei formae, remotio carbonis interni machinae, et purgatio superficiei iuncturarum ante soldaduram. Institutum Welding Edison Civitatum Foederatarum Americae purgationem lasericam aeroplani bellici FG16, cum potentia laseris 1 kW, volumen purgationis 2.36 cm3 per minutum.
Dignum est mentione investigationem et usum remotionis pigmenti laserici ex partibus compositis provectis etiam magnum momentum habere. Alae helices helicopterorum HG53 et HG56 classis Americanae, necnon cauda plana aeroplani pugnatoris F16 aliaeque superficies compositae iam adhibitae sunt, dum Sinae materiae compositae in aeroplanis sero adhibitae sunt, itaque tales investigationes fere nihil amplius adsunt.
Praeterea, usus technologiae purgationis lasericae ad superficiem iuncturae compositae CFRP tractandam ante glutinationem ad robur iuncturae augendum etiam inter proposita investigationis hodiernae est. Societas laserica ad lineam productionis autocinetorum Audi TT adaptavit ut apparatum purgationis lasericae fibrae praebeat ad superficiem pelliculae oxidi levis ianuae e mixtura aluminii purgandam. Rolls G Royce UK purgationem lasericam adhibuit ad pelliculam oxidi in superficie partium titanii machinae aeronauticae purgandam.
Ars purgationis lasericae celeriter per biennium proximum progressa est; sive de parametris processus purgationis lasericae et mechanismo purgationis, sive de investigatione rerum purgandarum, sive de applicatione investigationis, magnum progressum fecit. Post multas investigationes theoreticas, focus investigationis eius perpetuo ad usum investigationis et ad usum eventuum promittentium inclinatur. In futuro, ars purgationis lasericae ad reliquias culturales et opera artis protegenda latius adhibebitur, et mercatus eius latissimus erit. Cum scientia et technologia progressu, applicatio ars purgationis lasericae in industria fit realitas, et ambitus applicationis magis ac magis latior fit.
Societas automationis lasericae Maven, quattuordecim annos in industria laserica operam dat, in signatione laserica specializamus. Machinas ad armarium machinarum purgandum, machinas ad capsas curruum purgandas, machinas ad saccos dorsuales purgandas, et machinas ad purgationem lasericam tres in una habemus. Praeterea, machinas ad soldaduram lasericam, machinas ad secandum lasericam, et machinas ad signationem lasericam incidendam etiam habemus. Si machina nostra te interest, nos sequi et libenter nobiscum communicare potes.
Tempus publicationis: XIV Novembris MMXXII
