소개:
레이저 세척 응용 분야에는 많은 산업과 분야가 있습니다. 레이저의 분류에 따르면 레이저 세척은 펄스 및 연속 레이저 세척으로 나눌 수 있습니다. 다양한 레이저 세척 방법에는 장점이 있습니다. 펄스 대 연속 레이저 세척기, 차이점은 무엇입니까? 이 글에서 답을 알려드리겠습니다.
연속 레이저 세척
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작동 원리
먼저 작동 원리를 이해해 보겠습니다. 펌프 소스에서 방출된 펌프 광은 거울을 통해 이득 매질로 결합됩니다. 이득 매질이 희토류 원소로 도핑된 파이버이기 때문에 펌프 광이 흡수됩니다. 그리고 광자 에너지를 흡수하는 희토류 이온은 에너지 준위 전이를 생성하고 입자 수의 반전을 실현할 수 있습니다. 반전된 입자는 공진기를 통과하여 여기 상태에서 기저 상태로 전이하고 에너지를 방출하며 안정적인 레이저 출력을 형성합니다. 가장 큰 장점은 지속적으로 빛을 방출할 수 있다는 것입니다.
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응용 프로그램
실제 레이저 세척 응용 분야에서 연속 파이버 레이저는 거의 사용되지 않습니다. 그러나 일부 대형 철 구조물, 파이프라인 등과 같은 소수의 응용 분야도 있습니다. 부피가 크고 열이 빨리 발산되므로 기판 손상에 대한 요구 사항이 높지 않아 연속 레이저를 선택할 수 있습니다.
펄스 레이저 세척
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작동 원리
펄스 레이저 세척기는 고에너지, 고주파 펄스 레이저 빔을 사용하여 물체 표면을 즉시 가열하고 냉각합니다. 이는 즉각적인 온도 구배와 열 응력을 형성할 수 있습니다. 오염 물질과 얇은 층 덮개는 표면에서 벗겨집니다. 원리는 레이저 펄스의 단기 고에너지 조사를 통해 즉시 고온 및 고압을 생성하고 오염 물질을 빠르게 증발 또는 분쇄하여 세척 효과를 얻는 것입니다.
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응용 프로그램
펄스 레이저 세척기는 자동차 제조, 전자 장비, 항공우주 등 다양한 산업에서 널리 사용됩니다. 페인트, 산화물 등 다양한 오염 물질을 제거할 수 있습니다. 펄스 레이저 세척은 높은 에너지와 짧은 작동 시간의 특성을 가지고 있습니다. 따라서 표면 요구 사항이 높은 물체를 세척하는 데 적합합니다.
펄스 레이저 세척기 VS 연속 레이저 세척기
펄스 및 연속 레이저 세척은 다양한 표면에서 오염 물질이나 산화물을 제거하는 데 사용되는 두 가지 다른 유형의 레이저 세척 시스템입니다. 다음은 두 유형을 비교한 것입니다.
펄스 레이저 청소기:
- 펄스 레이저 세척기에서 레이저 빔은 높은 피크 전력으로 짧은 펄스로 방출됩니다. 각 펄스는 일반적으로 나노초 범위 내에서 매우 짧은 기간 동안 지속됩니다.
- 레이저 펄스의 높은 피크 파워는 레이저 어블레이션이라는 공정을 통해 오염 물질을 제거할 수 있게 합니다. 레이저 에너지는 오염 물질의 표면 층을 빠르게 증발시켜 표면에서 배출되게 합니다.
- 펄스 레이저는 녹, 페인트, 산화막 등과 같은 표면의 딱딱하고 두꺼운 오염 물질을 제거하는 데 효과적입니다.
- 다양한 펄스 지속시간, 펄스 에너지, 반복 속도를 제공하도록 조절이 가능하므로 세척 과정을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
- 펄스 레이저는 표면을 효과적으로 세척하기 위해 통제되고 강렬한 에너지 폭발이 필요한 분야에서 자주 사용됩니다.
- 펄스 레이저를 사용한 세척 과정은 더욱 공격적일 수 있습니다. 레이저의 강도는 적절하게 제어되지 않으면 민감하거나 섬세한 표면을 잠재적으로 손상시킬 수 있습니다.
연속 레이저 청소기:
- 연속 레이저 세척기에서는 레이저 빔이 중단이나 맥동 없이 꾸준한 흐름으로 지속적으로 방출됩니다.
- 연속 레이저는 일반적으로 와트 또는 킬로와트 범위의 일정한 전력 수준에서 작동하여 지속적인 세척 효과를 제공합니다.
- 연속적인 레이저 빔을 사용해 표면의 오염 물질을 가열하고 증발시켜 제거합니다.
- 연속 레이저는 얇은 먼지, 기름 또는 코팅을 제거하는 등 가볍거나 중간 정도의 세척 작업에 효과적입니다.
- 이들은 더 부드럽고 더 통제된 세척 프로세스가 필요한 응용 분야에서 종종 사용됩니다. 이는 표면 무결성을 손상시키거나 변경하는 것을 방지합니다.
- 연속 레이저는 지속적으로 방출되기 때문에 펄스 레이저보다 더 빠른 처리 속도를 제공할 수 있습니다.
펄스 VS 연속 레이저 세척기, 어떻게 선택해야 할까?
동일한 전력 조건에서 펄스 레이저의 세척 효율은 연속 레이저보다 훨씬 높습니다. 동시에 펄스 레이저는 열 입력을 더 잘 제어하여 기판의 과열이나 미세 용융을 방지합니다.
연속 레이저는 가격 면에서 유리합니다. 펄스 레이저와의 효율성 차이는 고출력 레이저를 사용하여 메울 수 있습니다. 그래도 고출력 광의 열 입력이 더 크고 기판의 손상도 증가합니다.
따라서 두 가지 사이에는 응용 분야에서 본질적인 차이가 있습니다. 높은 정밀도, 기판 온도 상승에 대한 엄격한 제어, 금형과 같은 비파괴 기판이 필요한 응용 분야의 경우 펄스 레이저를 선택해야 합니다. 일부 대형 철 구조물, 파이프라인의 경우 연속 레이저를 사용할 수 있습니다. 이들의 대용량 및 빠른 열 발산으로 기본 재료의 손상에 대한 요구 사항이 높지 않습니다.
최적화 매개변수 및 구조 분석
1. 거시적 세척 조건의 비교
a. 펄스 광으로 알루미늄 합금 표면의 페인트 층을 세척하기 위한 최적의 매개변수 결과는 그림 5a에 나와 있습니다. 연속 광으로 알루미늄 합금 표면의 페인트 층을 세척하기 위한 최적의 매개변수 결과는 그림 5b에 나와 있습니다.
펄스 광으로 세척한 후, 샘플 표면의 페인트 층은 완전히 제거되었습니다. 샘플 표면은 금속성 흰색으로 나타나고 샘플 기판에 거의 손상이 없습니다. 연속 광으로 세척한 후, 샘플 표면의 페인트 층은 완전히 제거되었습니다. 그러나 샘플 표면은 회흑색으로 나타났고 기판에도 미세 용융이 나타났습니다. 따라서 연속 광을 사용하면 펄스 광보다 기판이 손상될 가능성이 더 큽니다.
b. 펄스 광으로 탄소강 표면의 페인트 층을 세척하기 위한 최적 매개변수의 결과는 그림 5c에 나와 있습니다. 연속 광으로 탄소강 표면의 페인트 층을 세척하기 위한 최적 매개변수의 결과는 그림 5d에 나와 있습니다.
펄스광으로 세척한 후, 샘플 표면의 페인트 층은 완전히 제거됩니다. 샘플 표면은 회흑색으로 나타나고 샘플 기판의 손상은 작습니다. 연속광으로 세척한 후, 샘플 표면의 페인트 층도 완전히 제거되지만 샘플 표면은 짙은 검은색입니다. 샘플 표면에 큰 재용융 현상이 있음을 직관적으로 볼 수 있습니다. 따라서 연속광을 사용하면 펄스광보다 기판이 손상될 가능성이 더 큽니다.
2. 미시적 형태 비교
그림 6a에서, 펄스 광으로 알루미늄 합금 표면의 페인트 층을 세척한 후, 샘플 표면의 페인트가 완전히 제거된 것을 볼 수 있습니다. 그리고 레이저 선이 없는 샘플 표면에는 손상이 거의 없습니다. 연속 광을 사용하여 샘플 표면을 세척하는 동안, 그림 6b와 같이 페인트도 완전히 제거됩니다. 하지만 샘플 표면에 심각한 재용융과 레이저 선이 나타납니다.
그림 6c에서 탄소강 표면의 페인트 층을 펄스 광으로 세척한 후, 샘플 표면의 페인트가 완전히 제거되었으며, 세척 후 샘플 표면은 손상이 거의 없이 비교적 매끈합니다. 그러나 그림 6d와 같이 연속 광으로 샘플 표면을 세척하면 페인트가 완전히 제거됩니다. 그러나 샘플 표면에는 심각한 재용융 현상이 있으며 샘플 표면이 고르지 않습니다.
결론:
펄스와 연속 레이저 세척기 중에서 선택하는 것은 여러 요인에 따라 달라집니다. 여기에는 오염 물질의 종류와 두께, 세척되는 재료, 원하는 세척 속도, 표면의 민감도가 포함됩니다. 이러한 요인을 고려하고 전문가와 상의하여 특정 응용 분야에 가장 적합한 유형을 결정하는 것이 중요합니다.