Les solutions de nettoyage laser deviennent la norme dans les applications industrielles. Leurs performances sont inégalées par les procédés alternatifs. Leurs performances répondent à des objectifs esthétiques, fonctionnels et physiques.
C'est pourquoi les professionnels novices en la matière se demandent souvent : « Qu'est-ce que le nettoyage laser ? » Comprendre les capacités du nettoyage laser peut améliorer les résultats de tout processus de fabrication.
Cet article approfondit le concept du nettoyage laser. Vous découvrirez le fonctionnement des machines de nettoyage laser, les différentes méthodes, les types, les paramètres et bien d'autres informations utiles.
Qu'est-ce que le nettoyage au laser ?
Le nettoyage au laser est une forme d'ablation laser qui utilise un faisceau lumineux à haute énergie pour éliminer les contaminants de la surface d'un matériau. Laser signifie « Amplification de la Lumière par Émission Stimulée de Rayonnement ».
Le nettoyage laser utilise de courtes impulsions de faisceau laser. L'impulsion est à haute fréquence pour augmenter l'énergie stockée. De plus, le diamètre du faisceau est focalisé sur une zone très restreinte.
When high-power lasers strike a contaminated surface, the contaminants absorb the stored energy. High-energy lasers vaporize the contaminant particles when they come in contact. This results in the complete removal of contaminants from the surface. Common contaminants include oxides, oils, phosphates, paint, or any other unwanted material layers.
Le faisceau laser focalisé peut être contrôlé pour se déplacer sur les zones souhaitées du matériau. Il permet ainsi un nettoyage très direct, éliminant les zones sensibles qui ne nécessitent pas de nettoyage.
Qui a inventé le nettoyage au laser ?
JF Asmus invented laser cleaning technology in 1973. He proposed laser cleaning as a way to restore artwork. However, the laser technology at the time was quite restricted. The development of laser technology, combined with the ideas of JF Asmus, led to the laser cleaning technology of today.
Comment fonctionne le nettoyage au laser ?
Le processus de nettoyage laser repose sur la physique de l'amplification de la lumière et de l'énergie libérée par ces rayons. Il comprend plusieurs étapes, de la préparation au post-traitement. Étudions-les une par une :
Quel est le processus de nettoyage au laser ?
1. Prérequis
Before starting the laser cleaning process, it is vital to know the laser ablation threshold of the unwanted material. The ablation threshold is the minimum energy limit of the laser over which the unwanted material will vaporize. The ablation threshold varies across materials such as oxides, rust, paint, and oils. Therefore, knowing this value for the particular material you wish to remove is essential.
Un tir laser en dessous du seuil d'ablation n'aura aucun effet. Un tir trop loin du seuil d'ablation peut endommager la pièce principale. Par conséquent, l'énergie laser doit être légèrement supérieure au seuil d'ablation. De plus, la différence entre les seuils d'ablation du matériau indésirable et de la surface sous-jacente doit être suffisamment importante.
2. Configuration du laser
Chaque machine de nettoyage laser est livrée avec ses propres instructions d'installation. Consultez le manuel de votre machine pour savoir comment la préparer. Il est important de porter une protection oculaire au-delà de cette étape.
3. Livraison du faisceau
Le faisceau laser est dirigé vers la pièce. Il est envoyé par courtes rafales plutôt que par longues expositions. Le mode d'émission et le mouvement du laser dépendent du type de système de nettoyage laser utilisé. Certains systèmes laser peuvent scanner la pièce pour détecter les zones à nettoyer. L'opérateur peut ajuster la vitesse de balayage.
4. Extraction du panache
When a large number of contaminant particles is removed, vapor rises. The plume can block the laser beam and settle on the workpiece again. Therefore, the plume extraction process takes place. A dust-blowing mechanism prevents the plume from settling again or blocking the laser cleaning process.
5. Contrôle
A workpiece inspection is conducted to determine whether the task has been completed successfully. If any contamination is found, the workpiece undergoes a repeat cycle of laser cleaning.
6. Post-traitement
Une fois le nettoyage terminé, la pièce est soumise à un traitement secondaire. Ce traitement est facultatif et dépend des exigences du travail. Par exemple, la pièce doit être recouverte d'une couche anticorrosion après dérouillage par nettoyage laser. Cela permet d'éviter toute contamination ultérieure par la rouille.
Modes de nettoyage laser
Il existe deux modes de fonctionnement du nettoyage laser :
Pulsed Laser Cleaning: Pulsed laser cleaning uses a high-frequency alternating laser beam for cleaning. The pulsed laser beam provides a short burst of energy to the contaminant, removing it instantly. Pulsed laser cleaning is the preferred mode.
Continuous Laser Cleaning: The part is exposed to the laser beam for a more extended period. This results in a deeper cleaning of the workpiece. However, it risks overheating the underlying material and damaging it.
Quelles sont les différentes méthodes de nettoyage au laser ?
There are two methods for executing laser cleaning technology. These are:
Nettoyage laser à sec
Dry laser cleaning directly irradiates the surface with the laser beam. Laser ablation of contaminants occurs. Contaminant particles vaporize and are removed from the surface. Dry laser cleaning works well for surface cleaning of sensitive materials, such as artwork.
Nettoyage laser humide
Wet laser cleaning starts by applying a liquid layer on the surface. After that, laser ablation begins. The laser beam heats and vaporizes the liquid layer. Vaporization of the fluid film causes shock to the contaminants, dislodging them from the surface. A significant requirement for wet laser cleaning systems is that the contaminants do not react with the liquid film. It can trigger unwanted chemical reactions and make cleaning more difficult.
Quels sont les différents types de machines de nettoyage laser ?
De nombreux types de systèmes de nettoyage laser sont disponibles pour répondre à divers besoins. Examinons-les un par un :
- Nettoyeur laser portatif : Un nettoyeur laser portatif est un petit appareil qui peut être tenu et utilisé manuellement. Le dispositif de diffusion laser est relié à une unité de commande. Cette unité est un peu encombrante, mais reste portable et maniable.
- Conveyor Laser Cleaner: A Conveyor laser cleaning machine has a laser device mounted on the conveyor. The workpiece automatically feeds into the laser, and the entire surface can be scanned and cleaned within the laser compartment. These machines fit well into the assembly production line, where products move on conveyors. A typical example is the automotive industry.
- Robotic Laser Cleaner: A Robotic laser cleaner has beam-delivery systems mounted on the robot's arms. Another option is to use Computer Numerical Control (CNC) to control the laser's movement around the part.
- Enclosed Laser System: An enclosed laser system features an enclosure that confines the part for laser cleaning. The operator cannot access the part during the cleaning operation. This increases the workforce's safety during the process.
Types de laser en fonction de la source d'émission
Lasers can be classified into many types based on their source and emission method. These various types of lasers are:
- Laser CO2 : Dans un laser CO2, un courant électrique traverse une chambre à gaz contenant du dioxyde de carbone (CO2). Il en résulte l'émission d'un laser visible. Il s'agit de l'un des systèmes d'émission laser les plus courants. Ces lasers sont un sous-type de lasers à gaz. D'autres alternatives au CO2 sont l'hélium-néon, l'argon et le krypton.
- Solid-State Laser: A solid-state laser replaces the gaseous CO2 medium with a crystal. The crystal contains glass or ruby, mixed with a rare-earth material such as chromium, neodymium, or erbium. Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet (Nd: YAG) is a typical example of such a laser.
- Fiber Laser: A Fiber laser has a silica-based optical fiber as the medium. The fiber also contains traces of rare-earth material. A fiber laser can be highly focused on a very small area. These lasers are smaller in size. Additionally, they operate at low cost. It is the most preferred emission type in laser cleaning.
- Semiconductor Laser: A Semiconductor laser is also known as a direct diode laser. It uses a special diode that can undergo spontaneous emission. The diode emits a laser beam when current is applied.
Quels sont les avantages du nettoyage au laser ?
Laser cleaning offers many benefits compared to other alternatives. Six main laser cleaning advantages are:
- Nettoyage sélectif : Le nettoyage au laser permet de cibler la couche de contaminants à éliminer. Le matériau sous-jacent sera toujours préservé.
- Consumable Free: No solvents or chemicals are required for laser cleaning. It is an entirely consumable-free process.
- Polyvalence : Le nettoyage laser est un procédé très polyvalent. Il peut s'appliquer à tous types de matériaux. L'important est de connaître le seuil d'ablation.
- Rapidité : Le nettoyage laser est un procédé ultra-rapide. Contrairement au nettoyage chimique, il n'y a ni temps de séchage ni période d'attente. De plus, la vitesse des lasers haute puissance permet de nettoyer n'importe quel matériau en quelques secondes.
- Résultats de haute qualité : le nettoyage au laser nettoie efficacement la surface, offrant une finition de surface de très haute qualité.
- Intégrité du matériau : L'intégrité du matériau est préservée lors du nettoyage laser. En effet, le laser interagit uniquement avec le contaminant et son énergie est trop faible pour endommager le métal sous-jacent.
Quelles pièces un laser peut-il nettoyer ?
Laser cleaners are used to remove a wide range of unwanted particles from metal surfaces. Some common examples are:
- Rouille : L'élimination de la rouille par laser est l'une des applications de nettoyage laser les plus courantes. Les lasers peuvent éliminer la corrosion sur tous types de surfaces métalliques.
- Peinture : Le nettoyage au laser est un excellent moyen d'éliminer la peinture lors de la repeinture de surfaces. Le nettoyage chimique de la peinture est souvent dégradant pour le métal sous-jacent.
- Grease and Oil: Contaminant removal is a common requirement for all types of surfaces. Laser surface cleaning can clean these materials without contact.
- Saleté : La saleté s'accumule sur toutes les surfaces. Le nettoyage au laser élimine les particules de saleté sans nécessiter de dépoussiérage ni d'essuyage manuel.
- Collage : Les résidus de collage sont difficiles à éliminer sans produits chimiques. Le nettoyage au laser est le meilleur procédé pour éliminer les résidus de collage sans produits chimiques.
- Objets historiques : Les objets historiques sont sensibles aux dommages. Le nettoyage au laser permet de les nettoyer avec le plus grand soin sans les endommager.
- Circuits imprimés : les composants électroniques comme les circuits imprimés sont sensibles aux fluides en raison des défauts électriques qu'ils peuvent provoquer. Le laser est un excellent moyen de nettoyer les composants électroniques sans provoquer de panne électrique.
Outre les pièces ci-dessus, les nettoyeurs laser peuvent utiliser de nombreux autres objets. Voici les suivants :
- Matériel médical
- Verrerie
- Optique
- Pièces pour l'industrie automobile
Quels matériaux un laser peut-il nettoyer ?
Le nettoyage au laser peut nettoyer de nombreux matériaux différents
- Surfaces métalliques
- Plastiques
- Verre
- Céramique
- Pierre
- Béton
Applications industrielles des systèmes de nettoyage laser
Le nettoyage au laser est préféré aux méthodes de nettoyage industriel traditionnelles dans de nombreux secteurs. Parmi les plus courantes, applications du nettoyage laser sont dans ces industries :
- Automobile
- Aérospatial
- Médical
- Culturel et Patrimoine
- Électronique
- Verre et Optique
- Semi-conducteur
- Fabrication de métaux
- Impression
Le nettoyage au laser est-il sûr ?
Yes, laser cleaning is an entirely safe process. However, it is crucial to use the laser cleaning system as intended. Laser cleaning follows a safety protocol that keeps human organs, such as the eyes, out of harm's way. Wearing eye protection when using laser cleaning is of prime importance.
Le nettoyage au laser est-il respectueux de l’environnement ?
Oui, le nettoyage laser est une solution très écologique. Contrairement aux méthodes de nettoyage traditionnelles, il n'utilise pas de produits chimiques nocifs pour l'environnement. De plus, il favorise le recyclage et la réutilisation des pièces. Cela fait du nettoyage laser une solution écologique et durable.
Le nettoyage au laser est-il cher ?
No, laser cleaning is not at all expensive. In fact, it is one of the cost-effective ways of industrial cleaning. Laser cleaning uses no consumables, unlike traditional cleaning methods. Therefore, the operational cost of laser cleaning systems is negligible. The only important thing is the initial investment when buying the machine.
Points importants à prendre en compte lors de l'achat ou de l'utilisation d'une machine de nettoyage laser
, comme ceux fournis par Allied Scientific Pro, sont polyvalents en ce qui concerne les matériaux et les contaminants qu'ils peuvent nettoyer.
Cependant, il est important de prendre en compte certains facteurs au préalable lors du choix d’un système de nettoyage laser pour une application particulière :
- Puissance laser : La puissance laser est le principal facteur déterminant la quantité d'énergie stockée dans un laser. L'unité de puissance laser est le watt (W). Un faisceau laser pulsé produit de brèves impulsions de forte énergie. Par conséquent, la puissance laser de ce type de faisceau est mesurée comme une valeur moyenne. L'énergie de crête d'un faisceau laser pulsé peut être cent fois supérieure à la puissance laser nominale. Les lasers sont généralement proposés avec plusieurs réglages de puissance.
- Extraction des fumées : Le système d'extraction des fumées doit être utilisé en conjonction avec le faisceau laser incident. Un bon système d'extraction des fumées maintient les vapeurs hors de portée du rayonnement laser.
- Durée d'impulsion : Des impulsions plus longues augmentent l'exposition au traitement laser. Une durée trop longue peut endommager le matériau sous-jacent. Une durée trop courte peut être insuffisante pour nettoyer le matériau. Choisissez une durée permettant d'effectuer le traitement correctement.
- Système de balayage : Un système de balayage peut inspecter les zones contaminées et rediriger automatiquement le laser pour les nettoyer. Cela permet un nettoyage laser rapide et entièrement automatisé.
- Types de contaminants : Chaque contaminant a son propre seuil d'ablation. Il est important de bien comprendre le contaminant à éliminer avant d'utiliser l'impulsion laser.
- Rentabilité : Le nettoyage est généralement une étape secondaire de finition dans la plupart des industries. Assurez-vous que le budget consacré aux nettoyeurs laser constitue une solution rentable pour votre secteur.
- Fiabilité : La machine de nettoyage laser doit être fiable pour résister à l'usage industriel prévu. Toute panne de la machine peut entraîner des perturbations de la chaîne d'approvisionnement et des temps d'arrêt.
Nettoyage au laser vs. méthodes de nettoyage traditionnelles
Pour évaluer l’efficacité de la technologie laser, il est important de la comparer à d’autres méthodes de nettoyage.
Nettoyage au laser ou sablage
Laser cleaning is significantly preferable over the sandblasting process. Sandblasting relies on a high volume of sand for its operation. Additionally, the process's ability is minimal. It is also harmful to the operator. However, laser systems have no such downsides.
Nettoyage au laser ou nettoyage chimique
Chemical cleaning requires harmful chemicals that can damage the part. Additionally, chemicals are not environmentally friendly. The cost of using chemical consumables is also high. Laser systems provide a cost-effective and environmentally friendly alternative to chemical treatments.
Notes de fin
Laser technology has significantly optimized industrial cleaning. The no-contact laser cleaning technology can remove contaminants at surprisingly fast speeds. If you are looking for a cleaning process for your workshop, the laser cleaning method is a perfect fit.
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