Aký je rozdiel medzi nepretržitým čistením laserom a pulzným čistením laserom?

Technológia čistenia laserom, ako efektívna a ekologická metóda povrchovej úpravy, sa delí hlavne na nepretržité čistenie laserom a impulzné čistenie laserom na základe rôznych spôsobov výstupu laseru. Medzi nimi existujú výrazné rozdiely v mechanizmoch pôsobenia, procesných parametroch, účinkoch čistenia a oblastiach použitia.
I. Mechanizmus pôsobenia
Nepretržité čistenie laserom využíva lúč laseru s konštantným výkonovým výstupom, ktorý nepretržite ožaruje povrch obrobku. Mechanizmus čistenia spočíva hlavne v tepelnom efekte. Keď nečistoty alebo povlaky absorbuje laserovú energiu, ich teplota stále stúpa a nakoniec sú odstránené procesmi, ako je topenie, odparovanie alebo tepelná expanzia. Tepelný vplyv na podklad je relatívne nepretržitý a hlboký.
Impulzné laserové čistenie využíva periodický výstup laserových impulzov s vysokou špičkovou výkonnosťou, pričom každý impulz má extrémne krátku dobu trvania (zvyčajne v nanosekundách, pikosekundách alebo dokonca femtosekundách). Mechanizmus čistenia kombinuje tepelné a mechanické účinky. Nečistoty sú rýchlo zahrievané, odparované alebo ionizované v priebehu veľmi krátkeho časového obdobia, čím vznikajú intenzívne rázové vlny. Tieto rázové vlny využívajú svoju silu na „odtrhnutie“ nečistôt z povrchu substrátu. Vzhľadom na krátku dobu trvania procesu teplo nemá čas sa vo väčšej miere preniesť do substrátu, takže tepelne ovplyvnená zóna je relatívne malá.
II. Kľúčové procesné parametre
Základnými parametrami nepretržitého laserového čistenia sú výkon laseru (watt, W) a rýchlosť skenovania. Prispôsobením výkonu a rýchlosti možno riadiť množstvo energie dodanej na jednotku plochy (hustotu energie).
Základné parametre impulzného laserového čistenia sú oveľa komplexnejšie a zahŕňajú predovšetkým:
Pulzná energia (joule, J): Energia obsiahnutá v jednom pulze.
Šírka pulzu (sekundy, s): Trvanie jedného pulzu, ktoré určuje hustotu výkonu.
Frekvencia opakovania (Hertz, Hz): Počet výstupných impulzov za sekundu, čo ovplyvňuje účinnosť čistenia.
Hustota výkonu (watt na štvorcový centimeter, W/cm²): Určuje sa pulznou energiou a šírkou pulzu a je kľúčovým faktorom pri generovaní mechanických účinkov.
III. Účinok a vlastnosti čistenia
Účinnosť čistenia: Pri rovnakom priemernom výkone nepretržitý laser v dôsledku neustáleho výstupu energie zvyčajne dosahuje vyššiu rýchlosť odstraňovania materiálu a teda aj vyššiu účinnosť čistenia. Účinnosť pulzného lasera je obmedzená frekvenciou opakovania.
Tepelný vplyv: Nepretržitý laser dodáva podkladu veľké a nepretržité tepelné zaťaženie, čo môže spôsobiť tepelné poškodenie podkladu, ako je roztavenie, deformácia a zmena mikroštruktúry. Toto riziko je obzvlášť vysoké pri materiáloch citlivých na teplo. Oblasť tepelného vplyvu impulzného lasera je malá, čo umožňuje tzv. „studené spracovanie“ a robí ho tak vhodnejším pre čistenie presných a teplom citlivých komponentov.
Presnosť a riaditeľnosť čistenia: Riadením energie a množstva jednotlivých impulzov môže impulzný laser dosiahnuť postupné odstraňovanie kontaminácie vrstva po vrstve, s vyššou presnosťou ovládania a jednoduchším dosiahnutím selektívneho čistenia bez poškodenia podkladu. Riadiaca presnosť nepretržitého lasera je relatívne nižšia.
Rozsah použitia čistiaceho mechanizmu: Nepretržitý laser je vhodnejší na odstraňovanie nečistôt s relatívne slabou adhéziou k podkladu alebo takých, ktoré možno účinne odstrániť tepelnými účinkami, ako napríklad olejové škvrny, farba, guma atď. Mechanický nárazový efekt impulzného lasera je účinnejší pri odstraňovaní pevne pripevnených častíc (napr. prachu, kovových častíc), vrstiev oxidov a mikroskopických častíc.
Náklady na vybavenie a zložitosť: Impulzné lasery, najmä ultra-krátkodobé impulzné lasery, majú vo všeobecnosti vyššiu technickú zložitosť a vyrobné náklady v porovnaní s nepretržitými lasermi rovnakej priemernej výkonovej úrovne.
IV. Prípady použitia
Čistenie nepretržitým laserom: Táto metóda sa bežne používa v rozsiahlych, vysokej účinnosti makroskopických čisteniach, ako napríklad odstraňovanie farby z trupu lode, predbežná úprava povrchov veľkých oceľových konštrukcií a čistenie foriem na pneumatiky atď. Je vhodná pre oblasti, kde nie sú striktné požiadavky na tepelné poškodenie podkladu.
Impulzné laserové čistenie: Široko používané v oblastiach vysokej presnosti a nízkeho poškodenia pri mikroobrábaní a čistení, ako je čistenie elektronických súčiastok, obnova kultúrnych pamiatok, dekontaminácia presných foriem, odstraňovanie častíc z povrchu polovodičových platní a údržba kľúčových komponentov v leteckej a vesmírnej technike.

Spojité laserové čistenie a impulzné laserové čistenie sú dve technické cesty založené na rôznych fyzikálnych mechanizmoch. Spojité laserové čistenie sa opiera hlavne o tepelné účinky, s výhodami ako vysoká účinnosť a čistenie na veľkej ploche; impulzné laserové čistenie kombinuje tepelné a mechanické účinky, pričom jeho kľúčovou výhodou je vysoká presnosť a nízke tepelné poškodenie. Pri praktickom použití je potrebné komplexne zohľadniť faktory ako charakteristiky materiálu čisteného objektu, typ nečistôt, požiadavky na presnosť a odolnosť voči tepelným účinkom a vybrať vhodnú technológiu.