德國析塔SITA表面清潔度檢測儀廣泛運(yùn)用在激光器/激光設(shè)備生產(chǎn),激光清洗和激光焊接行業(yè)中。
激光器/激光設(shè)備生產(chǎn)中,激光器安裝在一個密封的鋁制金屬腔體內(nèi)里,經(jīng)過清洗后的金屬腔體如存在油污、清洗劑等各類有機(jī)污染物殘留,在日后的激光設(shè)備使用過程中,腔體內(nèi)殘留的油污等污染物會慢慢揮發(fā)并覆蓋到激光器內(nèi)的關(guān)鍵元件比如各類光學(xué)材料、光學(xué)元器件(各類鏡片和晶體)上,進(jìn)而影響激光輸出功率。因此對清洗后的金屬腔體進(jìn)行清潔度檢測是必要的,通過檢測以提高良品率并可以指導(dǎo)清洗工藝的改善。
激光清洗具有無研磨,非接觸,無熱效應(yīng)的特點,在工業(yè)生產(chǎn)清洗中發(fā)揮重要作用。激光清洗通過激光束從固體表面去除材料,在低激光通量下,材料被吸收的能量加熱并蒸發(fā)或升華,在高激光通量下,材料通常會被轉(zhuǎn)換為等離子體。對工件進(jìn)行激光清洗后,進(jìn)行后續(xù)工藝如焊接,電鍍,噴涂等,這些后續(xù)的工藝對工件表面清潔度都有要求,因此在激光清洗過程中檢測量化工件表面的清潔度至關(guān)重要。
激光焊接工藝是一種無污染的加工方法,改善傳統(tǒng)焊接工藝中存在的諸多缺點,成為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重要加工技術(shù)。在進(jìn)行激光焊接工藝中,工件表面油污情況會影響焊接工藝,一般情況下,在進(jìn)行焊接前會對工件表面進(jìn)行清洗,如果沒有清洗干凈,焊接時,在高溫作用下油污中的碳?xì)浠衔飼蛛x,碳與氧結(jié)合生成CO,從而間接導(dǎo)致焊接氣孔。激光焊接的冷卻速度太快,氫氣孔問題更加嚴(yán)重,并且在激光焊接中還多了一類由于小孔的塌陷而產(chǎn)生的孔洞。因此,在進(jìn)行激光焊接前加入對工件表面清潔度檢測非常重要,可以有效減少焊接時出現(xiàn)氣孔問題。
德國SITA析塔表面清潔度儀可以量化檢測金屬表面清潔度,通過熒光檢測出金屬表面諸如油漬,油脂,冷卻潤滑劑,手指紋及蠟等污染物,測試結(jié)果可為清洗時間、清洗劑選擇和浸泡溫度等整個清洗過程的優(yōu)化提供量化依據(jù)。
德國析塔SITA清潔度儀采用共焦法,通過特定波長的UV光源發(fā)出的熒光對金屬件表面進(jìn)行無損快速測量,內(nèi)置的傳感器精準(zhǔn)探測污染物引起的熒光強(qiáng)度,該熒光強(qiáng)度的大小取決于基材表面有機(jī)物殘留情況,從而能精準(zhǔn)量化檢測金屬表面清潔度。
熒光是一種發(fā)光形式,指在原子或分子激發(fā)后發(fā)光,在光子發(fā)射(光)的情況下,它被稱為光致發(fā)光。熒光機(jī)理如下圖所示。為了激發(fā)熒光,采用紫外光源照射工件表面。工件表面上的污染物吸收高能量輻射①。受光子激發(fā),污染物的電子達(dá)到更高的能級激發(fā)態(tài)②,激發(fā)的分子與其環(huán)境碰撞并釋放一小部分吸收的能量③,剩余能量作為發(fā)射進(jìn)行釋放④,并且電子從激發(fā)態(tài)返回到其最初狀態(tài)。發(fā)射的光子能量較低,因此釋放了長波⑤。紫外線激發(fā)熒光,當(dāng)污染物電子吸收了光子后能量提高,形成電子云層躍遷,由低能級躍遷到高能級,但在高能級的狀態(tài)是不穩(wěn)定的,它回到最初的能級,并釋放出能量。由于部分能量轉(zhuǎn)化為熱量消耗了,所以發(fā)射的光子能量降低,波長變長。
德國析塔SITA清潔度儀采用RFU值來衡量工件表面清潔度情況,RFU是相對熒光單位,常被用于做表面殘留污染物檢測,數(shù)值越大,則表明測試點的各類有機(jī)污染物(拉伸油、切削油、清洗劑、脫模蠟、膠黏劑、助焊劑等)殘留量越大。
案例1:某國內(nèi)聞名鋰電池公司使用析塔SITA清潔度儀測量電芯外殼鋁制原材料在設(shè)置不同強(qiáng)度功率激光及不同脈沖寬度情況下,經(jīng)過激光清洗劑清洗后的表面清潔度情況,其中電芯外殼鋁制原材料的污染物涉及到手指印、人為涂覆的油污,肉眼看不到的膠等污染物,通過使用德國SITA析塔清潔度儀測量后,可以得到一些有參考意義的數(shù)據(jù),比如肉眼看不到的膠污染物殘留清潔度值在5000RFU以上,而經(jīng)過激光清洗后,清潔度值可以降低到1RFU以內(nèi),測試條件符合預(yù)期效果。進(jìn)而得出結(jié)論:可以通過德國SITA清潔度儀判斷供應(yīng)商來料的零件是否“干凈”,并可指導(dǎo)激光清洗機(jī)參數(shù)的調(diào)整以達(dá)到更優(yōu)的清洗效果。
案例2:某國內(nèi)生產(chǎn)無掩膜激光設(shè)備廠家。該廠家用超聲波清洗激光器的鋁制金屬腔體,用析塔SITA清潔度儀測試后,清潔度值50~300RFU之間。同時,現(xiàn)場測試用無塵布擦拭酒精后手工擦拭金屬鋁蓋的清洗效果,清潔度值在10RFU值以內(nèi),測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)手工酒精擦拭的清潔效果比超聲波清洗工藝好。
通過使用表面清潔度儀,可以快速量化工件表面清潔度測試結(jié)果,幫助判斷工件表面干凈程度是否符合后續(xù)工藝的要求,有效避免了人為判斷造成的測量誤差,保證成品質(zhì)量達(dá)到要求。
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