हाल के वर्षों में, लेज़र क्लीनिंग औद्योगिक विनिर्माण के क्षेत्र में अनुसंधान के प्रमुख केंद्रों में से एक बन गया है। अनुसंधान में प्रक्रिया, सिद्धांत, उपकरण और अनुप्रयोग शामिल हैं। औद्योगिक अनुप्रयोगों में, लेज़र क्लीनिंग तकनीक विभिन्न प्रकार की सतहों को विश्वसनीय रूप से साफ करने में सक्षम है, जिसमें स्टील, एल्युमीनियम, टाइटेनियम, कांच और मिश्रित सामग्री आदि शामिल हैं। इसके अनुप्रयोग क्षेत्र एयरोस्पेस, विमानन, जहाजरानी, हाई-स्पीड रेल, ऑटोमोटिव, मोल्ड, परमाणु ऊर्जा और समुद्री क्षेत्र आदि हैं।
1960 के दशक से चली आ रही लेजर सफाई तकनीक में उत्कृष्ट सफाई क्षमता, व्यापक अनुप्रयोग, उच्च परिशुद्धता, गैर-संपर्क और सुलभता जैसे लाभ हैं। औद्योगिक विनिर्माण, उत्पादन और रखरखाव तथा अन्य क्षेत्रों में इसके अनुप्रयोग की व्यापक संभावनाएं हैं। इससे पारंपरिक सफाई विधियों को आंशिक या पूर्ण रूप से प्रतिस्थापित करने और 21वीं सदी की सबसे आशाजनक हरित सफाई तकनीक बनने की उम्मीद है।
लेजर सफाई विधि
लेजर सफाई प्रक्रिया बहुत जटिल है, जिसमें विभिन्न प्रकार के पदार्थ निष्कासन तंत्र शामिल होते हैं। लेजर सफाई विधि में, सफाई प्रक्रिया एक ही समय में कई तंत्रों के साथ हो सकती है, जो मुख्य रूप से लेजर और पदार्थ के बीच की परस्पर क्रिया के कारण होती है, जिसमें पदार्थ की सतह का क्षरण, अपघटन, आयनीकरण, क्षरण, पिघलना, दहन, वाष्पीकरण, कंपन, स्पटरिंग, विस्तार, संकुचन, विस्फोट, छिलना, झड़ना और अन्य भौतिक और रासायनिक परिवर्तन शामिल हैं।
वर्तमान में, लेजर सफाई की विशिष्ट विधियाँ मुख्य रूप से तीन हैं: लेजर एब्लेशन सफाई, तरल फिल्म-सहायता प्राप्त लेजर सफाई और लेजर शॉक वेव सफाई विधियाँ।
लेजर एब्लेशन सफाई विधि
मुख्य कार्यप्रणालीगत क्रियाविधियाँ ऊष्मीय विस्तार, वाष्पीकरण, अपघर्षण और प्रावस्था विस्फोट हैं। लेज़र सीधे सतह से हटाई जाने वाली सामग्री पर कार्य करता है और परिवेशीय परिस्थितियाँ वायु, विरल गैस या निर्वात हो सकती हैं। परिचालन स्थितियाँ सरल हैं और विभिन्न प्रकार की कोटिंग्स, पेंट, कणों या गंदगी को हटाने के लिए इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। नीचे दिया गया आरेख लेज़र अपघर्षण सफाई विधि की प्रक्रिया आरेख को दर्शाता है।
जब लेजर किसी पदार्थ की सतह पर विकिरण डालता है, तो सब्सट्रेट और सफाई सामग्री में सबसे पहले ऊष्मीय विस्तार होता है। सफाई सामग्री के साथ लेजर की अंतःक्रिया का समय बढ़ने के साथ, यदि तापमान सफाई सामग्री की कैविटेशन सीमा से कम है, तो सफाई सामग्री में केवल भौतिक परिवर्तन होता है। सफाई सामग्री और सब्सट्रेट के ऊष्मीय विस्तार गुणांक में अंतर के कारण सतह पर दबाव बनता है, जिससे सफाई सामग्री में उभार आ जाता है, सब्सट्रेट की सतह से वह फट जाती है, उसमें दरारें पड़ जाती हैं, यांत्रिक विखंडन होता है, कंपन से वह कुचल जाती है, आदि। अंत में, सफाई सामग्री जेट द्वारा हटा दी जाती है या सब्सट्रेट की सतह से छिल जाती है।
यदि तापमान सफाई सामग्री के गैसीकरण सीमा तापमान से अधिक है, तो दो स्थितियाँ होंगी: 1) सफाई सामग्री की अपघर्षण सीमा सब्सट्रेट से कम है; 2) सफाई सामग्री की अपघर्षण सीमा सब्सट्रेट से अधिक है।
सफाई सामग्री के इन दो मामलों में पिघलना, कैविटेशन और एब्लेशन तथा अन्य भौतिक रासायनिक परिवर्तन शामिल हैं। सफाई तंत्र अधिक जटिल है, जिसमें थर्मल प्रभावों के अलावा, सफाई सामग्री और सब्सट्रेट के बीच आणविक बंधन का टूटना, सफाई सामग्री का अपघटन या क्षरण, चरण विस्फोट, सफाई सामग्री का गैसीकरण, तात्कालिक आयनीकरण और प्लाज्मा का उत्पादन भी शामिल हो सकता है।
(1)तरल फिल्म की सहायता से लेजर सफाई
इस विधि की कार्यप्रणाली में मुख्य रूप से तरल फिल्म क्वथन वाष्पीकरण और कंपन आदि शामिल हैं। लेजर अपघर्षण सफाई प्रक्रिया में प्रभाव दबाव की कमी को पूरा करने के लिए उपयुक्त लेजर तरंगदैर्ध्य का चयन करना आवश्यक है, जिससे कुछ अधिक कठिन सफाई वस्तुओं को हटाया जा सके।
नीचे दिए गए चित्र में दिखाए अनुसार, सफाई की जाने वाली वस्तु की सतह पर पहले से ही तरल परत (पानी, इथेनॉल या अन्य तरल पदार्थ) बिछाई जाती है, और फिर उस पर लेजर से विकिरण किया जाता है। तरल परत लेजर ऊर्जा को अवशोषित करती है, जिसके परिणामस्वरूप तरल माध्यम में एक जोरदार विस्फोट होता है। उबलते तरल के तीव्र गति से हिलने से ऊर्जा सतह पर मौजूद सफाई सामग्री में स्थानांतरित हो जाती है, जिससे उत्पन्न उच्च क्षणिक विस्फोटक बल सतह की गंदगी को हटाने और सफाई के उद्देश्य को पूरा करने के लिए पर्याप्त होता है।
तरल फिल्म-सहायता प्राप्त लेजर सफाई विधि की दो कमियां हैं।
यह एक जटिल प्रक्रिया है और इस प्रक्रिया को नियंत्रित करना मुश्किल है।
तरल फिल्म के उपयोग के कारण, सफाई के बाद सब्सट्रेट सतह की रासायनिक संरचना आसानी से बदल जाती है और नए पदार्थ उत्पन्न होते हैं।
(1)लेजर शॉक वेव प्रकार की सफाई विधि
प्रक्रिया का दृष्टिकोण और कार्यप्रणाली पहले दो से काफी अलग है। इसकी मुख्य कार्यप्रणाली शॉक वेव बल द्वारा कणों को हटाने पर आधारित है। सफाई के लिए मुख्य रूप से कणों (सब-माइक्रोन या नैनोस्केल) को ही इस्तेमाल किया जाता है। प्रक्रिया की आवश्यकताएं बहुत सख्त हैं, ताकि हवा को आयनित करने की क्षमता सुनिश्चित हो सके और साथ ही लेजर और सब्सट्रेट के बीच उचित दूरी बनी रहे, जिससे कणों पर लगने वाले प्रभाव बल का असर पर्याप्त हो।
लेजर शॉक वेव सफाई प्रक्रिया का योजनाबद्ध आरेख नीचे दिखाया गया है। लेजर को सब्सट्रेट सतह की दिशा के समानांतर चलाया जाता है, लेकिन यह सब्सट्रेट के संपर्क में नहीं आता है। लेजर आउटपुट के निकट कण पर लेजर फोकस को समायोजित करने के लिए वर्कपीस या लेजर हेड को हिलाया जाता है। फोकस बिंदु पर वायु आयनीकरण की घटना घटित होती है, जिसके परिणामस्वरूप शॉक वेव उत्पन्न होती हैं। ये शॉक वेव तेजी से गोलाकार रूप में फैलती हैं और कणों के संपर्क में आती हैं। जब कण पर शॉक वेव के अनुप्रस्थ घटक का बल, कण के अनुदैर्ध्य घटक के बल और कण के आसंजन बल से अधिक होता है, तो कण लुढ़क कर अलग हो जाता है।
लेजर सफाई तकनीक
लेजर सफाई तंत्र मुख्य रूप से लेजर ऊर्जा के अवशोषण, वाष्पीकरण और विरंजन, या तात्कालिक तापीय विस्तार के बाद वस्तु की सतह पर कणों के अधिशोषण को दूर करने पर आधारित है, ताकि वस्तु की सतह से कण हट जाएं और इस प्रकार सफाई का उद्देश्य प्राप्त हो सके।
संक्षेप में कहें तो, ये चार पहलू हैं: 1. लेजर वाष्प अपघटन, 2. लेजर स्ट्रिपिंग, 3. धूल कणों का ऊष्मीय विस्तार, 4. सब्सट्रेट सतह कंपन और कण कंपन।
परंपरागत सफाई प्रक्रिया की तुलना में, लेजर सफाई तकनीक में निम्नलिखित विशेषताएं हैं।
1. यह एक "सूखी" सफाई है, इसमें किसी भी सफाई घोल या अन्य रासायनिक घोल का उपयोग नहीं किया जाता है, और इसकी सफाई रासायनिक सफाई प्रक्रिया की तुलना में कहीं अधिक बेहतर होती है।
2. गंदगी हटाने का दायरा और लागू होने वाली सतहों की श्रेणी बहुत व्यापक है, और
3. लेजर प्रक्रिया मापदंडों के नियमन के माध्यम से, संदूषकों को प्रभावी ढंग से हटाकर सब्सट्रेट की सतह को नुकसान नहीं पहुंचाया जा सकता है, जिससे सतह बिल्कुल नई जैसी रहती है।
4. लेजर सफाई को आसानी से स्वचालित रूप से संचालित किया जा सकता है।
5. लेजर परिशोधन उपकरण का उपयोग लंबे समय तक किया जा सकता है, परिचालन लागत कम होती है।
6. लेजर सफाई तकनीक एक पर्यावरण-अनुकूल सफाई प्रक्रिया है, जिसमें ठोस पाउडर के रूप में अपशिष्ट निकलता है, जिसका आकार छोटा होता है और इसे आसानी से संग्रहित किया जा सकता है, जिससे पर्यावरण प्रदूषण नहीं होता है।
1980 के दशक में, सेमीकंडक्टर उद्योग के तीव्र विकास के कारण सिलिकॉन वेफर मास्क की सतह पर मौजूद संदूषण कणों की सफाई तकनीक के लिए उच्च आवश्यकताएं सामने आईं। मुख्य बिंदु सूक्ष्म कणों और सब्सट्रेट के बीच मौजूद तीव्र सोखने की शक्ति को दूर करना था। पारंपरिक रासायनिक सफाई, यांत्रिक सफाई और अल्ट्रासोनिक सफाई विधियां इस मांग को पूरा करने में असमर्थ थीं, जबकि लेजर सफाई ऐसी प्रदूषण समस्याओं का समाधान कर सकती थी। इससे संबंधित अनुसंधान और अनुप्रयोगों का तेजी से विकास हुआ।
1987 में, लेजर सफाई पर पहला पेटेंट आवेदन सामने आया। 1990 के दशक में, ज़ापका ने सेमीकंडक्टर निर्माण प्रक्रिया में लेजर सफाई तकनीक का सफलतापूर्वक उपयोग करते हुए मास्क की सतह से सूक्ष्म कणों को हटाया, जिससे औद्योगिक क्षेत्र में लेजर सफाई तकनीक का प्रारंभिक अनुप्रयोग संभव हुआ। 1995 में, शोधकर्ताओं ने 2 किलोवाट TEA-CO2 लेजर का उपयोग करके विमान के धड़ से पेंट हटाने में सफलता प्राप्त की।
21वीं सदी में प्रवेश करने के बाद, अल्ट्रा-शॉर्ट पल्स लेज़रों के तीव्र विकास के साथ, लेज़र सफाई तकनीक के घरेलू और विदेशी अनुसंधान और अनुप्रयोग में धीरे-धीरे वृद्धि हुई है, जो धातु सामग्री की सतह पर केंद्रित है। विशिष्ट विदेशी अनुप्रयोगों में विमान के धड़ से पेंट हटाना, मोल्ड की सतह से ग्रीस हटाना, इंजन के आंतरिक कार्बन को हटाना और वेल्डिंग से पहले जोड़ों की सतह की सफाई शामिल है। अमेरिकी एडिसन वेल्डिंग इंस्टीट्यूट द्वारा FG16 युद्धक विमान की लेज़र सफाई में, 1 किलोवाट की लेज़र शक्ति पर, सफाई की मात्रा 2.36 सेमी³ प्रति मिनट थी।
यह उल्लेखनीय है कि उन्नत कंपोजिट भागों से लेजर द्वारा पेंट हटाने के अनुसंधान और अनुप्रयोग में भी काफी प्रगति हो रही है। अमेरिकी नौसेना के HG53 और HG56 हेलीकॉप्टर के प्रोपेलर ब्लेड, F16 लड़ाकू विमान की सपाट पूंछ और अन्य कंपोजिट सतहों पर लेजर द्वारा पेंट हटाने का प्रयोग किया जा चुका है, जबकि चीन में विमानों में कंपोजिट सामग्रियों के अनुप्रयोग में यह प्रक्रिया देर से शुरू हुई है, इसलिए इस प्रकार का अनुसंधान अभी भी लगभग शून्य है।
इसके अतिरिक्त, जोड़ की मजबूती बढ़ाने के लिए CFRP कंपोजिट की सतह को चिपकाने से पहले लेजर क्लीनिंग तकनीक से साफ करना भी वर्तमान शोध का एक प्रमुख केंद्र है। ऑडी TT कार उत्पादन लाइन को लेजर तकनीक से लैस कंपनी ने हल्के एल्यूमीनियम मिश्र धातु के दरवाज़े के फ्रेम पर जमी ऑक्साइड परत को साफ करने के लिए फाइबर लेजर क्लीनिंग उपकरण उपलब्ध कराए हैं। रोल्स रॉयस यूके ने टाइटेनियम एयरो-इंजन घटकों की सतह पर जमी ऑक्साइड परत को साफ करने के लिए लेजर क्लीनिंग का उपयोग किया है।
पिछले दो वर्षों में लेजर सफाई तकनीक का तेजी से विकास हुआ है, चाहे वह लेजर सफाई प्रक्रिया के मापदंड और सफाई तंत्र हो, सफाई वस्तु अनुसंधान हो या अनुप्रयोग अनुसंधान, सभी क्षेत्रों में इसने महत्वपूर्ण प्रगति की है। सैद्धांतिक अनुसंधान के बाद, लेजर सफाई तकनीक का अनुसंधान निरंतर अनुप्रयोग अनुसंधान की ओर केंद्रित है और इसके अनुप्रयोग में आशाजनक परिणाम प्राप्त हो रहे हैं। भविष्य में, सांस्कृतिक धरोहरों और कलाकृतियों के संरक्षण में लेजर सफाई तकनीक का व्यापक उपयोग होगा और इसका बाजार बहुत बड़ा है। विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, उद्योग में लेजर सफाई तकनीक का अनुप्रयोग एक वास्तविकता बनता जा रहा है और इसके अनुप्रयोग का दायरा लगातार बढ़ता जा रहा है।
मेवन लेजर ऑटोमेशन कंपनी 14 वर्षों से लेजर उद्योग पर ध्यान केंद्रित कर रही है। हम लेजर मार्किंग में विशेषज्ञ हैं और हमारे पास मशीन कैबिनेट लेजर क्लीनिंग मशीन, ट्रॉली केस लेजर क्लीनिंग मशीन, बैकपैक लेजर क्लीनिंग मशीन और थ्री-इन-वन लेजर क्लीनिंग मशीन उपलब्ध हैं। इसके अलावा, हमारे पास लेजर वेल्डिंग मशीन, लेजर कटिंग मशीन और लेजर मार्किंग एनग्रेविंग मशीन भी हैं। यदि आप हमारी मशीनों में रुचि रखते हैं, तो आप हमें फॉलो कर सकते हैं और हमसे संपर्क करने में संकोच न करें।
पोस्ट करने का समय: 14 नवंबर 2022
