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析塔SITA表面清洁度检测仪在激光清洗,激光焊接和激光器生产的应用

2021-7-21T16:45:23 阅读量:3910

德国析塔SITA表面清洁度检测仪广泛运用在高功率激光器生产,激光清洗和激光焊接行业中。

高功率激光器生产,激光清洗,激光焊接需要监控金属表面清洁度

高功率激光器生产中,激光器安装在一个密封的铝制金属腔体内里,经过清洗后的金属腔体如存在油污、清洗剂等各类有机污染物残留,在日后的激光设备使用过程中,腔体内残留的油污等污染物会慢慢挥发并覆盖到激光器内的关键元件比如各类镜片(全反镜、半反镜、扩束镜、聚焦镜等)上,进而影响激光输出功率。因此对清洗后的金属腔体进行清洁度检测是必要的,通过检测以提高良品率并可以指导清洗工艺的改善。

激光清洗具有无研磨,非接触,无热效应的特点,在工业生产清洗中发挥重要作用。激光清洗通过激光束从固体表面去除材料,在低激光通量下,材料被吸收的能量加热并蒸发或升华,在高激光通量下,材料通常会被转换为等离子体。对工件进行激光清洗后,进行后续工艺如焊接,电镀,喷涂等,这些后续的工艺对工件表面清洁度都有要求,因此在激光清洗过程中检测量化工件表面的清洁度至关重要。

激光焊接工艺是一种无污染的加工方法,改善传统焊接工艺中存在的诸多缺点,成为工业生产领域的重要加工技术。在进行激光焊接工艺中,工件表面油污情况会影响焊接工艺,一般情况下,在进行焊接前会对工件表面进行清洗,如果没有清洗干净,焊接时,在高温作用下油污中的碳氢化合物会分离,碳与氧结合生成CO,从而间接导致焊接气孔。激光焊接的冷却速度太快,氢气孔问题更加严重,并且在激光焊接中还多了一类由于小孔的塌陷而产生的孔洞。因此,在进行激光焊接前加入对工件表面清洁度检测非常重要,可以有效减少焊接时出现气孔问题。

德国SITA析塔表面清洁度仪可以量化检测金属表面清洁度

德国SITA析塔表面清洁度仪可以量化检测金属表面清洁度,通过荧光检测出金属表面诸如油渍,油脂,冷却润滑剂,手指纹及蜡等污染物,测试结果可为清洗时间、清洗剂选择和浸泡温度等整个清洗过程的优化提供量化依据。

析塔SITA表面清洁度检测仪原理---共焦法

德国析塔SITA清洁度仪采用共焦法,通过特定波长的UV光源发出的荧光对金属件表面进行无损快速测量,内置的传感器精准探测污染物引起的荧光强度,该荧光强度的大小取决于基材表面有机物残留情况,从而能精准量化检测金属表面清洁度。

荧光是一种发光形式,指在原子或分子激发后发光,在光子发射(光)的情况下,它被称为光致发光。荧光机理如下图所示。为了激发荧光,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辐射①。受光子激发,污染物的电子达到更高的能级激发态②,激发的分子与其环境碰撞并释放一小部分吸收的能量③,剩余能量作为发射进行释放④,并且电子从激发态返回到其最初状态。发射的光子能量较低,因此释放了长波⑤。紫外线激发荧光,当污染物电子吸收了光子后能量提高,形成电子云层跃迁,由低能级跃迁到高能级,但在高能级的状态是不稳定的,它回到最初的能级,并释放出能量。由于部分能量转化为热量消耗了,所以发射的光子能量降低,波长变长。

德国析塔SITA清洁度仪采用RFU值来衡量工件表面清洁度情况,RFU是相对荧光单位,常被用于做表面残留污染物检测,数值越大,则表明测试点的各类有机污染物(拉伸油、切削油、清洗剂、脱模蜡、胶黏剂、助焊剂等)残留量越大。

德国析塔SITA表面清洁度检测仪测试案例

案例1:某国内知名锂电池公司使用析塔SITA清洁度仪测量电芯外壳铝制原材料在设置不同强度功率激光及不同脉冲宽度情况下,经过激光清洗剂清洗后的表面清洁度情况,其中电芯外壳铝制原材料的污染物涉及到手指印、人为涂覆的油污,肉眼看不到的胶等污染物,通过使用德国SITA析塔清洁度仪测量后,可以得到一些有参考意义的数据,比如肉眼看不到的胶污染物残留清洁度值在5000RFU以上,而经过激光清洗后,清洁度值可以降低到1RFU以内,测试条件符合预期效果。进而得出结论:可以通过德国SITA清洁度仪判断供应商来料的零件是否“干净”,并可指导激光清洗机参数的调整以达到更优的清洗效果。

案例2:某国内生产无掩膜激光设备厂家。该厂家用超声波清洗激光器的铝制金属腔体,用析塔SITA清洁度仪测试后,清洁度值50~300RFU之间。同时,现场测试用无尘布擦拭酒精后手工擦拭金属铝盖的清洗效果,清洁度值在10RFU值以内,测试结果发现手工酒精擦拭的清洁效果比超声波清洗工艺好。

通过使用表面清洁度仪,可以快速量化工件表面清洁度测试结果,帮助判断工件表面干净程度是否符合后续工艺的要求,有效避免了人为判断造成的测量误差,保证成品质量达到要求。

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