تفاوت بین تمیزکاری لیزری پیوسته و تمیزکاری لیزری پالسی چیست؟

فناوری تمیزکاری لیزری به عنوان یک روش کارآمد و سازگار با محیط زیست برای تمیزکاری سطوح، عمدتاً بر اساس روش‌های خروجی مختلف لیزر به دو دسته تمیزکاری لیزری پیوسته و تمیزکاری لیزری پالسی تقسیم می‌شود. بین این دو روش از نظر مکانیسم عمل، پارامترهای فرآیند، اثرات تمیزکاری و حوزه‌های کاربردی تفاوت‌های قابل توجهی وجود دارد.
الف. مکانیسم عمل
تمیزکاری لیزری پیوسته از پرتو لیزری با توان خروجی ثابت استفاده می‌کند که به طور مداوم سطح قطعه کار را تحت تابش قرار می‌دهد. مکانیسم تمیزکاری آن عمدتاً متکی به اثر حرارتی است. هنگامی که آلاینده‌ها یا پوشش‌ها انرژی لیزر را جذب می‌کنند، دمای آن‌ها به طور مداوم افزایش یافته و در نهایت از طریق فرآیندهایی مانند ذوب، تبخیر یا انبساط حرارتی از بین می‌روند. تأثیر حرارتی روی زیرلایه نسبتاً پیوسته و عمیق است.
تمیزکاری با لیزر پالسی از خروجی دورهای پالسهای لیزری با توان پیک بالا استفاده میکند، که هر پالس دارای مدت زمان بسیار کوتاهی است (معمولاً در مقیاس نانوثانیه، پیکوثانیه یا حتی فمتوثانیه). مکانیسم تمیزکاری ترکیبی از اثرات حرارتی و مکانیکی است. آلایندهها در مدت زمان بسیار کوتاهی بهسرعت گرم شده، به بخار تبدیل یا یونیزه میشوند و امواج شوک شدیدی تولید میکنند. این امواج شوک با استفاده از نیروی خود، آلایندهها را از سطح زیرلایه "به لرزه درمیآورند". به دلیل کوتاه بودن مدت زمان عمل، گرما فرصتی برای هدایت گسترده به زیرلایه ندارد، بنابراین منطقه تحت تأثیر گرما نسبتاً کوچک است.
II. پارامترهای کلیدی فرآیند
پارامترهای اصلی تمیزکاری با لیزر پیوسته، توان لیزر (وات، W) و سرعت اسکن هستند. با ترکیب توان و سرعت، میتوان انرژی ورودی به واحد سطح (چگالی انرژی) را کنترل کرد.
پارامترهای اصلی تمیزکاری با لیزر پالسی بسیار پیچیدهتر هستند و عمدتاً شامل موارد زیر میشوند:
انرژی پالس (ژول، J): انرژی موجود در یک پالس منفرد.
عرض پالس (ثانیه، s): مدت زمان یک پالس منفرد، که چگالی توان را تعیین می‌کند.
فرکانس تکرار (هرتز، Hz): تعداد پالس‌های خروجی در هر ثانیه، که بر روی بازدهی تمیزکاری تأثیر می‌گذارد.
چگالی توان (وات بر سانتی‌متر مربع، W/cm²): این مقدار توسط انرژی پالس و عرض پالس تعیین می‌شود و عامل کلیدی در ایجاد اثرات مکانیکی است.
III. اثر و ویژگی‌های تمیزکاری
بازدهی تمیزکاری: در شرایط توان متوسط یکسان، لیزر پیوسته به دلیل خروجی انرژی بدون وقفه، معمولاً نرخ حذف ماده بالاتری داشته و در نتیجه بازدهی تمیزکاری بیشتری دارد. بازدهی تمیزکاری لیزر پالسی توسط فرکانس تکرار محدود می‌شود.
تأثیر حرارتی: لیزر پیوسته مقدار زیادی از انرژی حرارتی را به‌صورت مداوم به سطح زیرلایه وارد می‌کند که این امر مستعد ایجاد آسیب‌های حرارتی به زیرلایه است، مانند ذوب شدن، تغییر شکل و تغییر در ریزساختار. این خطر به‌ویژه برای مواد حساس به حرارت بسیار بالاست. ناحیه تأثیر حرارتی لیزر پالسی کوچک است و امکان «پردازش سرد» فراهم می‌شود که آن را مناسب‌تر برای تمیزکاری قطعات دقیق و حساس به حرارت می‌سازد.
دقت و کنترل‌پذیری تمیزکاری: با کنترل انرژی و تعداد هر پالس، لیزر پالسی می‌تواند حذف لایه‌به‌لایه آلاینده‌ها را انجام دهد که دقت کنترلی بالاتری داشته و به‌راحتی امکان تمیزکاری انتخابی بدون آسیب به زیرلایه فراهم می‌شود. دقت کنترلی لیزر پیوسته نسبتاً پایین‌تر است.
محدوده کاربرد مکانیسم تمیزکاری: لیزر پیوسته برای حذف آلاینده‌هایی که نیروی چسبندگی نسبتاً ضعیفی به زیرلایه دارند یا آنهایی که می‌توانند از طریق اثرات حرارتی به‌طور مؤثر حذف شوند، مانند لکه‌های روغن، رنگ، لاستیک و غیره مناسب‌تر است. اثر ضربه‌ای مکانیکی لیزر پالسی در حذف ذرات محکم چسبیده (مانند گرد و غبار، ذرات فلزی)، لایه‌های اکسید و ذرات ریز، موثرتر است.
هزینه تجهیزات و پیچیدگی: لیزر پالسی، به‌ویژه لیزر پالس فوق کوتاه، به‌طور کلی پیچیدگی فنی و هزینه ساخت بالاتری نسبت به لیزر پیوسته با توان متوسط یکسان دارد.
چهارم. سناریوهای کاربرد
تمیزکاری با لیزر پیوسته: این روش معمولاً در سناریوهای تمیزکاری کلان مقیاس و با بازده بالا استفاده می‌شود، مانند برداشتن رنگ بدنه کشتی، پیش‌پردازش سطوح سازه‌های فولادی بزرگ و تمیزکاری قالب لاستیک و غیره. این روش در زمینه‌هایی کاربرد دارد که نیاز سختی به آسیب حرارتی به زیرلایه وجود ندارد.
تمیزکاری با لیزر پالسی: به‌طور گسترده در زمینه‌های پردازش و تمیزکاری دقیق و کم‌آسیب مانند تمیزکردن قطعات الکترونیکی، مرمت اشیاء تاریخی، ضدعفونی قالب‌های دقیق، حذف ذرات از سطح ویفرهای نیمه‌هادی و نگهداری قطعات کلیدی در صنایع هوافضا کاربرد دارد.

تمیزکاری با لیزر پیوسته و تمیزکاری با لیزر پالسی دو رویکرد فنی بر اساس مکانیسم‌های فیزیکی متفاوت هستند. لیزر پیوسته عمدتاً متکی به اثرات حرارتی است و مزایای آن شامل بازده بالا و توانایی تمیزکاری در سطوح وسیع است؛ در حالی که لیزر پالسی ترکیبی از اثرات حرارتی و مکانیکی دارد و مزیت اصلی آن دقت بالا و آسیب حرارتی کم است. در کاربردهای عملی، باید عواملی مانند ویژگی‌های مواد شیء مورد تمیزکاری، نوع آلاینده‌ها، الزامات دقت و تحمل به اثرات حرارتی را به‌طور جامع در نظر گرفت و فناوری مناسب را انتخاب کرد.