หนึ่งศตวรรษหลังจากศาสตราจารย์ธีโอดอร์ ฮาโรลด์ ไมมาน คิดค้นเลเซอร์ทับทิมเครื่องแรกของโลก เลเซอร์ที่สามารถนำมาใช้ในด้านต่างๆ ได้ปรากฏขึ้นทีละชิ้นๆ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ได้นำไปสู่การพัฒนาอย่างรวดเร็วของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในด้านการแพทย์ การผลิตอุปกรณ์ การวัดที่แม่นยำ และวิศวกรรมการผลิตซ้ำ และได้เร่งความก้าวหน้าทางสังคม
ในช่วงทศวรรษ 1980 ลำแสงเลเซอร์ถูกฉายรังสีไปยังชิ้นส่วนที่ปนเปื้อนของสิ่งของบางชิ้น และสารที่ถูกฉายรังสีได้ผ่านกระบวนการทางกายภาพและเคมีหลายอย่าง เช่น การสั่นสะเทือน การหลอม การระเหย และการเผาไหม้ สารมลพิษบนพื้นผิวจะหลุดออกจากพื้นผิวของสิ่งของในที่สุด จึงสามารถกำจัดสารมลพิษได้ ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ผู้คนเริ่มศึกษาการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ หลังจากการพัฒนามาหลายทศวรรษ เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ได้ย้ายจากการวิจัยในห้องปฏิบัติการไปสู่การใช้งานด้านการผลิต และเครื่องทำความสะอาดเลเซอร์ต่างๆ ได้ค่อยๆ เข้าสู่กลุ่มอุปกรณ์การผลิตอัจฉริยะที่ทันสมัย
1. การเปรียบเทียบการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์กับวิธีการทำความสะอาดแบบดั้งเดิม
เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์หมายถึงการใช้พัลส์เลเซอร์ความถี่สูงและพลังงานสูงเพื่อฉายรังสีพื้นผิวของชิ้นงาน ชั้นเคลือบและชั้นปนเปื้อนสามารถดูดซับพลังงานเลเซอร์ที่โฟกัสได้ทันที ทำให้น้ำมัน สนิม หรือสารเคลือบบนพื้นผิวระเหยหรือลอกออกทันที และขจัดสิ่งที่แนบมากับพื้นผิวหรือสารเคลือบพื้นผิวได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ พัลส์เลเซอร์ที่มีเวลาการดำเนินการสั้นมากจะไม่สร้างความเสียหายให้กับซับสเตรตโลหะภายใต้พารามิเตอร์ที่เหมาะสม รูปที่ 1 แสดงปรากฏการณ์ระดับจุลภาคของการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ภายใต้กลไกต่างๆ ของกระบวนการแปรสภาพเป็นแก๊สและการกระจายตัวของผลกระทบระดับไมโคร
เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการทำความสะอาดแบบดั้งเดิม การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์มีข้อดีบางประการที่วิธีการทำความสะอาดแบบเดิมไม่สามารถทำได้ การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการทำความสะอาดแบบไม่สัมผัสซึ่งทำให้เกิดความเสียหายกับวัสดุพิมพ์เพียงเล็กน้อย มีความยืดหยุ่นสูง มีเสถียรภาพ และระบบอัตโนมัติ คุณภาพการทำความสะอาดที่ดี ความแม่นยำสูง และการปกป้องสิ่งแวดล้อม เป็นอุปกรณ์ทำความสะอาดอัตโนมัติ "สีเขียว" ตารางที่ 1 เปรียบเทียบวิธีการทำความสะอาดแบบต่างๆ
2. องค์ประกอบของระบบทำความสะอาดด้วยเลเซอร์
แม้ว่าอุปกรณ์ทำความสะอาดจะแตกต่างกัน แต่ส่วนประกอบหลักโดยพื้นฐานแล้วคล้ายกัน ได้แก่ ระบบควบคุมคอมพิวเตอร์ ระบบเลเซอร์ ระบบปรับลำแสง ฯลฯ ดูรูปที่ 2 นอกจากนี้ ยังมีอุปกรณ์สนับสนุนบางอย่างรวมอยู่ด้วย เช่น ระบบกำจัดฝุ่นและการทำให้บริสุทธิ์ , หุ่นยนต์, สเปกโตรมิเตอร์สลายด้วยเลเซอร์ (LIBS), ระบบกำหนดตำแหน่งด้วยภาพ และระบบถ่ายภาพความร้อน
ในระหว่างการทำความสะอาด ระบบคอมพิวเตอร์มีบทบาทในการสื่อสารหลัก ซึ่งควบคุมเลเซอร์และระบบการปรับเส้นทางแสงในเวลาเดียวกัน ลำแสงเลเซอร์ถูกส่งผ่านใยแก้วนำแสงและเข้าสู่ระบบปรับลำแสง หลังจากที่ลำแสงถูกโฟกัสแล้ว เส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสงจะมีขนาดที่เล็กมากและทำหน้าที่อย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวของชิ้นงานทำความสะอาดโลหะ
3. การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์อย่างกว้างขวาง
การทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ถูกใช้เป็นกระบวนการทำความสะอาดในการผลิตทางอุตสาหกรรม ซึ่งสามารถขจัดสนิม สิ่งสกปรก สี คราบคาร์บอน และสารเคลือบต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ ยานพาหนะราง ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ การคุ้มครองโบราณวัตถุทางวัฒนธรรม และการรักษาพยาบาล ดังแสดงในรูป
4. การทำความสะอาดก่อนการเชื่อมและหลังการเชื่อม
เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์สามารถนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำความสะอาดวัสดุโลหะก่อนการเชื่อมและหลังการเชื่อม เช่น โลหะผสมอะลูมิเนียม โลหะผสมไททาเนียม สแตนเลส และโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งสามารถป้องกันการเกิดข้อบกพร่อง เช่น การรวมตัวและรูขุมขนได้อย่างมีประสิทธิภาพ หลังการเชื่อม ยังสามารถใช้เพื่อทำความสะอาดออกซิเดชันหลังการเชื่อม เพื่อให้สามารถเอาชั้นออกไซด์ที่สร้างขึ้นในระหว่างกระบวนการเชื่อมออกอีกครั้งเพื่อคืนความแวววาวของโลหะ
เทคโนโลยีการทำความสะอาดด้วยเลเซอร์ถูกนำมาใช้ในการทำความสะอาดฟิล์มขั้วบวกออกไซด์ของโลหะผสมอลูมิเนียมในพื้นที่ และแผ่นทดสอบการเชื่อมที่ทำความสะอาดแล้วนั้นมีการเชื่อมแบบชน คุณภาพการเชื่อมได้รับการประเมินโดยการตรวจจับด้วยรังสีเอกซ์ และสังเกตและวิเคราะห์โครงสร้างทางโลหะวิทยา ทดสอบผลของการลอกฟิล์มออกไซด์ต่อประสิทธิภาพการเชื่อมโดยการทดสอบแรงดึงที่อุณหภูมิห้อง ดังแสดงในรูปที่ 4 ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าฟิล์มขั้วบวกออกไซด์ได้รับการทำความสะอาดอย่างทั่วถึง ความต้านทานแรงดึงของข้อต่ออลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ทำความสะอาดด้วยเลเซอร์อยู่ที่ 298~303 MPa และการยืดตัวของแรงดึงที่จุดขาดอยู่ที่ 6.2%~6.5% ช่วงประสิทธิภาพของรอยเชื่อมที่ทำความสะอาดด้วยเลเซอร์นั้นสอดคล้องกับรอยเชื่อมแบบขูดเชิงกล ไทย
