Истеҳсоли олӣ ва сарфаи энергия ва кам кардани партовҳо ба равандҳои пешрафта ниёзи рӯзафзун доранд. Дар бобати кор карда баромадани сатхи саноатй зарурати ба куллй нав кардани технология ва процессхо ба миён меояд. Равандҳои тозакунии анъанавии саноатӣ, аз қабили тозакунии фриксияи механикӣ, тозакунии зангзании кимиёвӣ, тозакунии зарбаи сахт, тозакунии ултрасадои баланд, на танҳо давраҳои тӯлонии тозакунӣ доранд, балки автоматикунонии онҳо душвор аст, ба муҳити зист таъсири зараровар доранд ва наметавонанд таъсири тозакунии дилхоҳ. Он ба талаботи коркарди хуб чавоб дода наметавонад.
Бо вуҷуди ин, бо мухолифатҳои афзояндаи байни ҳифзи муҳити зист, самаранокии баланд ва дақиқии баланд, усулҳои анъанавии тозакунии саноатӣ ба таври ҷиддӣ дучор меоянд. Дар баробари ин, технологияҳои гуногуни тозакунӣ, ки ба ҳифзи муҳити зист мусоидат мекунанд ва барои қисмҳо дар соҳаи ултра-пардохт мувофиқанд, пайдо шуданд ва технологияи тозакунии лазерӣ яке аз онҳост.
Консепсияи тозакунии лазерӣ
Тозакунии лазерӣ технологияест, ки лазери мутамарказро истифода мебарад, то дар рӯи мавод амал кунад, то ифлоскунандаҳои рӯи заминро зуд бухор кунад ё пӯст кунад, то сатҳи мавод тоза карда шавад. Дар муқоиса бо усулҳои гуногуни тозакунии физикӣ ё кимиёвии анъанавӣ, тозакунии лазерӣ дорои хусусиятҳои тамос нест, маводи истеъмолӣ, ифлосшавӣ, дақиқии баланд, ҳеҷ осеб ё осеби хурд нест ва интихоби беҳтарин барои насли нави технологияи тозакунии саноатӣ мебошад.
Принсипи кори мошини тозакунии лазерӣ
Принсипимошини тозакунии лазерӣмураккабтар буда, метавонад ҳам равандҳои физикӣ ва ҳам химиявиро дар бар гирад. Дар бисёр мавридҳо равандҳои физикӣ раванди асосӣ мебошанд, ки бо баъзе реаксияҳои химиявӣ ҳамроҳ мешаванд. Равандҳои асосиро метавон ба се категория тақсим кард, аз ҷумла раванди газизатсия, раванди зарба ва ларзиш.
Раванди газизатсия
Вақте ки лазери энергияи баланд дар сатҳи мавод шуоъ карда мешавад, сатҳ энергияи лазерро ҷаббида, онро ба энергияи дохилӣ табдил медиҳад, то ки ҳарорати сатҳ зуд баланд шуда, аз ҳарорати бухоршавии мавод болотар расад, ба тавре ки ифлоскунандаҳо ба ифлосшавӣ табдил меёбанд. аз сатхи масолех дар шакли буг чудо карда мешавад. Бухоршавии интихобӣ одатан вақте рух медиҳад, ки суръати азхудкунии нури лазерӣ аз ҷониби ифлоскунандаҳои рӯизаминӣ нисбат ба субстрат хеле баландтар аст. Ҳолати маъмулии татбиқ тоза кардани лой дар рӯи санг аст. Тавре ки дар расми зер нишон дода шудааст, ифлоскунандаҳои рӯи санг сахт ҷаббида шудани лазер доранд ва зуд бухор мешаванд. Вақте ки моддаҳои ифлоскунанда хориҷ карда мешаванд ва лазер дар рӯи санг шуоъ карда мешавад, ҷаббида суст мешавад, энергияи лазерӣ бештар аз сатҳи санг пароканда мешавад, тағирёбии ҳарорати сатҳи санг хурд аст ва сатҳи санг аз вайроншавӣ муҳофизат карда мешавад.
Раванди маъмулии кимиёвӣ вақте рух медиҳад, ки лазер дар банди ултрабунафш барои тоза кардани ифлоскунандагони органикӣ истифода мешавад, ки онро абляцияи лазерӣ меноманд. Лазерҳои ултрабунафш дорои дарозии мавҷҳои кӯтоҳ ва энергияи баланди фотон мебошанд. Масалан, лазерҳои эксимерии KrF дорои дарозии мавҷи 248 нм ва энергияи фотон то 5 эВ мебошанд, ки аз энергияи фотон лазерии CO2 (0,12 эВ) 40 маротиба зиёдтар аст. Чунин энергияи баланди фотон барои нест кардани пайвандҳои молекулавии моддаҳои органикӣ кофист, ки CC, CH, CO ва ғайра дар моддаҳои ифлоскунандаи органикӣ пас аз азхудкунии энергияи фотонҳои лазер шикаста мешаванд, ки дар натиҷа пиролиз газизатсия ва аз сатҳ хориҷ карда мешавад.
Раванди шок
Раванди зарба як қатор реаксияҳоест, ки ҳангоми таъсири мутақобилаи лазер ва мавод ба амал меоянд ва баъдан дар сатҳи мавод мавҷи зарба ба вуҷуд меояд. Дар зери таъсири мавҷи зарба ифлоскунандаҳои рӯизаминӣ шикаста мешаванд ва ба чанг ё хошок табдил меёбанд. Механизмҳои зиёде мавҷуданд, ки мавҷҳои зарбаро ба вуҷуд меоранд, аз ҷумла плазма, буғ ва васеъшавӣ ва кашиши босуръати гармӣ. Бо истифода аз мавҷҳои зарбаи плазма, ба таври мухтасар фаҳмидан мумкин аст, ки чӣ гуна раванди зарба дар тозакунии лазерӣ олудаҳои рӯизаминиро хориҷ мекунад. Бо истифода аз паҳнои набзи ултра-кӯтоҳ (ns) ва қудрати ултра-баланд (107-1010 Вт/см2), ҳарорати рӯи замин ҳатто якбора баланд мешавад, ҳатто агар сатҳи лазерро сабук ҷаббида, фавран ба ҳарорати бухоршавӣ мерасад. Дар боло буғе, ки дар боло аз сатҳи мавод ба вуҷуд омадааст, тавре ки дар (а) дар расми зерин нишон дода шудааст. Ҳарорати буғ метавонад ба 104 - 105 К мерасад, ки метавонад худи буғ ё ҳавои атрофро ионизатсия кунад ва плазма ба вуҷуд орад. Плазма лазерро аз расидан ба сатҳи мавод бозмедорад ва бухоршавии сатҳи мавод метавонад қатъ шавад, аммо плазма энергияи лазерро ҷаббида идома медиҳад ва ҳарорат баланд шуданро идома дода, ҳолати маҳаллии ҳарорати хеле баланд ва фишори баланд, ки дар як лаҳза 1-100 кбар дар сатҳи мавод тавлид мекунад. Таъсир тадриҷан ба дохили мавод интиқол дода мешавад, тавре ки дар расмҳои (б) ва (в) дар зер нишон дода шудааст. Дар зери таъсири мавҷи зарба ифлоскунандаҳои рӯизаминӣ ба хок, зарраҳо ё пораҳои хурд тақсим мешаванд. Вақте ки лазер аз мавқеъи радиатсионӣ дур карда мешавад, плазма нест мешавад ва фишори манфӣ ба таври маҳаллӣ ба вуҷуд меояд ва зарраҳо ё партовҳои ифлоскунандаҳо, тавре ки дар расми (г) дар зер нишон дода шудааст, хориҷ карда мешаванд.
Раванди ларзиш
Дар зери таъсири импулсхои кутох процессхои гармкунй ва хунуккунии материал хеле тез мегузаранд. Азбаски маводҳои гуногун дорои коэффисиентҳои гуногуни васеъшавии гармӣ мебошанд, дар зери шуоъҳои лазерии кӯтоҳмуддат, ифлоскунандаҳои рӯизаминӣ ва субстрат ба тавсеаи гармии басомади баланд ва кашиши дараҷаҳои гуногун дучор мешаванд, ки дар натиҷа ларзиш ба амал меоянд, ки ифлоскунандаҳо аз сатҳи ифлосшавӣ пӯст мешаванд. материал. Дар давоми ин раванди эксфолиатсия, бухоршавии мавод метавонад ба амал наояд ва плазма тавлид нашавад. Ба ҷои ин, қувваи буриш, ки дар интерфейси ифлоскунанда ва субстрат дар зери таъсири ларзиш пайдо мешавад, пайванди байни ифлоскунанда ва субстратро вайрон мекунад. . Тадқиқотҳо нишон доданд, ки вақте ки кунҷи ҳодисаи лазер каме баланд мешавад, алоқаи байни лазер ва ифлосшавии зарраҳо ва интерфейси субстратро зиёд кардан мумкин аст, ҳадди тозакунии лазерро кам кардан мумкин аст, таъсири ларзиш равшантар аст ва самаранокии тозакунӣ баландтар аст. Аммо, кунҷи ҳодиса набояд аз ҳад калон бошад. Кунҷи аз ҳад зиёди ҳодиса зичии энергияро, ки дар рӯи мавод амал мекунад, коҳиш медиҳад ва қобилияти тозакунии лазерро суст мекунад.
Барномаҳои саноатӣ тозакунандагони лазерӣ
Саноати қолиб
Тозакунандаи лазер метавонад тоза кардани қолабро, ки барои сатҳи қолаб хеле бехатар аст, дарк кунад, метавонад дурустии онро таъмин кунад ва зарраҳои лойи зери микронро тоза кунад, ки онҳоро бо усулҳои анъанавии тозакунӣ тоза кардан мумкин нест. ки ба тозакунии хакикатан бе ифлос, самаранок ва хушсифат ноил гардад.
Саноати асбобҳои дақиқ
Саноати мошинсозии дақиқ аксар вақт бояд эфирҳо ва равғанҳои минералиро, ки барои молидан ва муқовимат ба зангзанӣ истифода мешаванд, аз қисмҳо, одатан ба таври кимиёвӣ тоза кунанд ва тозакунии кимиёвӣ аксар вақт пасмондаҳоро тарк мекунад. Деэстерификацияи лазерӣ метавонад эфирҳо ва равғанҳои минералиро бидуни осеб ба сатҳи қисмҳо комилан тоза кунад. Лазер ба газификацияи таркандаи қабати тунуки оксиди рӯи қисм мусоидат мекунад, то мавҷи зарбаро ба вуҷуд орад, ки дар натиҷа на таъсири мутақобилаи механикӣ ифлоскунандаҳоро нест мекунад.
Саноати рохи охан
Дар айни замон, ҳама тозакунии пеш аз кафшери рельсҳо тозакунии чархи суфтакунӣ ва камарбанди абразивиро қабул мекунанд, ки ба субстрат зарари ҷиддӣ ва фишори ҷиддии боқимонда оварда мерасонад ва ҳар сол миқдори зиёди масрафи чархҳои суфтакунандаро истеъмол мекунад, ки гарон аст ва боиси ҷиддӣ мегардад. ифлосшавии чанг ба мухити зист. Тозакунии лазерӣ метавонад технологияи баландсифат ва самараноки тозакунии сабзро барои истеҳсоли роҳи оҳани баландсуръати кишвари ман таъмин кунад, мушкилоти дар боло зикршударо ҳал кунад, камбудиҳои кафшерро аз қабили сӯрохиҳои бефосила ва доғҳои хокистарӣ бартараф кунад ва субот ва бехатарии баландии кишвари манро беҳтар созад. -амалиёти роҳи оҳани босуръат.
Саноати авиационй
Сатҳи ҳавопайморо пас аз як муддати муайян дубора ранг кардан лозим аст, аммо пеш аз ранг кардан рангҳои аслии кӯҳнаро пурра тоза кардан лозим аст. Усули асосии тоза кардани ранг дар соҳаи авиатсия бо усули кимиёвӣ тар кардан/рӯфтан аст. Ин усул ба микдори зиёди партовхои ёрирасони химиявй оварда мерасонад ва ба нигохубини махаллй ва тоза кардани ранг муваффак шудан мумкин нест. Ин раванд бори вазнин ва ба саломатӣ зараровар аст. Тозакунии лазерӣ имкон медиҳад, ки рангро дар сатҳи пӯсти ҳавопаймо бо сифати баланд тоза кунед ва барои истеҳсол ба осонӣ автоматӣ карда мешавад. Дар айни замон, технологияи тозакунии лазерӣ барои нигоҳдории баъзе моделҳои олӣ истифода шудааст.
Саноати киштиҳо
Дар айни замон тозакунии пеш аз истеҳсоли киштиҳо асосан усули тарконидани қумро қабул мекунад. Усули таркиши қум боиси олудашавии ҷиддии ғубор дар муҳити атроф гардид ва тадриҷан манъ карда шуд, ки дар натиҷа истеҳсоли истеҳсолкунандагони киштӣ коҳиш ё ҳатто боздошта мешавад. Технологияи тозакунии лазерӣ барои пошидани зидди зангзанӣ дар рӯи киштӣ як маҳлули тозакунии сабз ва ифлоскунанда фароҳам меорад.
Силоҳ
Технологияи тозакунии лазерӣ дар нигоҳдории силоҳ васеъ истифода мешавад. Системаи тозакунии лазерӣ метавонад занг ва ифлоскунандаҳоро самаранок ва зуд тоза кунад ва қисмати тозакуниро барои амалӣ кардани автоматикунонии тозакунӣ интихоб кунад. Бо истифода аз тозакунии лазерӣ, на танҳо тозагӣ аз раванди тозакунии кимиёвӣ баландтар аст, балки ба сатҳи ашё қариб ҳеҷ осебе намерасонад. Бо гузоштани параметрҳои гуногун, мошини тозакунии лазерӣ инчунин метавонад дар рӯи ашёи металлӣ як филми муҳофизатии оксиди зиччи ё қабати гудохтаи металлро ташкил диҳад, то қувваи рӯизаминӣ ва муқовимат ба зангзаниро беҳтар кунад. Партовҳое, ки тавассути лазер хориҷ карда мешаванд, асосан муҳити зистро ифлос намекунад ва он метавонад дар масофаи дур низ кор карда шавад, ки зарарро ба саломатии оператор самаранок коҳиш медиҳад.
Сохтмони берунӣ
Бештар биноҳои осмонбӯс сохта мешаванд ва масъалаи тоза кардани деворҳои берунӣ торафт бештар ба назар мерасад. Системаи тозакунии лазерӣ деворҳои берунии биноҳоро тавассути нахҳои оптикӣ хуб тоза мекунад. Маҳлули дарозии ҳадди аксар 70 метр метавонад моддаҳои ифлоскунандаи гуногунро дар сангҳо, металлҳо ва шишаҳои гуногун самаранок тоза кунад ва самаранокии он аз тозакунии муқаррарӣ хеле баландтар аст. Он инчунин метавонад доғҳои сиёҳ ва доғҳоро аз сангҳои гуногун дар биноҳо тоза кунад. Озмоиши тозакунии системаи лазерии тозакунии биноҳо ва ёдгориҳои сангӣ нишон медиҳад, ки тозакунии лазерӣ барои ҳифзи намуди биноҳои қадимӣ таъсири хуб мерасонад.
Саноати электроника
Саноати электроника барои тоза кардани оксидҳо лазерҳоро истифода мебарад: Саноати электроника безараргардонии дақиқи баландро талаб мекунад ва деоксидизатсияи лазерӣ махсусан мувофиқ аст. Пеш аз кафшер кардани тахта пинҳои ҷузъӣ бояд бодиққат деоксид карда шаванд, то тамоси оптималии барқро таъмин кунанд ва дар ҷараёни безарарсозӣ пинҳо осеб набинанд. Тозакунии лазерӣ метавонад ба талаботи истифода ҷавобгӯ бошад ва самаранокии он хеле баланд аст ва барои ҳар як сӯзан танҳо як радиатсияи лазерӣ лозим аст.
Нерӯгоҳи барқи атомӣ
Системаҳои тозакунии лазерӣ инчунин дар тоза кардани қубурҳои реактори нерӯгоҳҳои атомӣ истифода мешаванд. Он нахи оптикиро барои ворид кардани нури лазерии пуриқтидор ба реактор барои тоза кардани ғубори радиоактив истифода мебарад ва маводи тозашуда тоза кардан осон аст. Ва азбаски он аз масофаи дур идора карда мешавад, бехатарии кормандонро кафолат додан мумкин аст.
Хулоса
Саноати пешкадами истехсолоти имруза ба куллахои фармондихии мусобикаи байналхалкй табдил ёфтааст. Ҳамчун як системаи пешрафта дар истеҳсоли лазерӣ, мошини тозакунии лазерӣ дорои потенсиали бузург барои арзиши татбиқ дар рушди саноат мебошад. Технологияи бо суръат инкишоф ёфтаистодаи лазерии тозакунӣ барои рушди иқтисодӣ ва иҷтимоӣ аҳамияти хеле муҳими стратегӣ дорад.