航空業界におけるレーザー洗浄はどのように機能するのでしょうか？

レーザー洗浄技術主に航空宇宙産業における航空機本体の表面処理に使用されます。航空機の修理やメンテナンスを行う際、新しいオイルをスプレーするために表面の古い塗料を除去することが基本的に必要です。サンドブラストやスチールブラシ研磨などの従来の方法では、表面を清掃する塗膜。

世界で、レーザー洗浄システム航空業界では長年にわたり、この技術が活用されてきました。航空機の表面は一定期間経過後に再塗装する必要がありますが、塗装前に元の古い塗料を完全に除去しなければなりません。従来の機械的な塗料除去方法では、航空機の金属表面に損傷を与えやすく、安全な飛行に潜在的な危険をもたらします。複数のレーザー洗浄システムを使用することで、金属表面を損傷することなく、エアバスA320の塗料を2日以内に完全に除去することが可能です。

航空機表面洗浄におけるレーザー洗浄の物理的原理：

1. レーザーから放出された光線は、処理対象表面の汚染層に吸収される。
2. 大きなエネルギーの吸収により、急速に膨張するプラズマ（高度に電離した不安定なガス）が形成され、衝撃波が発生します。
3. 衝撃波によって汚染物質は破片に砕かれ、排出される。
4. 光パルス幅は、処理対象の表面を損傷するような熱の蓄積を避けるために、十分に短くなければならない。
5. 実験によると、金属表面に酸化物が存在すると、金属表面にプラズマが発生する。

航空機外板に対するレーザー塗装除去（レーザー洗浄）実験を、2～6 J/cmexpのレーザーフルエンスで実施した。SEMおよびEDS分析実験の結果、最適なレーザー塗装除去プロセスパラメータは5 J/cmexpであることが判明した。航空機の飛行安全は最重要事項であり、事故による損失は許されない。したがって、レーザー塗装除去技術を航空機の整備に広く利用するためには、航空機の非破壊洗浄を実現する必要がある。

レーザー洗浄プロセスによって洗浄された航空機外板のリベット穴のフレッティング摩擦および摩耗特性を、異なるレーザーエネルギー密度条件下で調査し、外板の他の部分の摩擦および摩耗特性を評価した。機械研削およびレーザー洗浄後のサンプルと比較を行った。その結果、レーザー洗浄は航空機外板表面のどの部品の摩擦および摩耗特性も低下させないことがわかった。

レーザー洗浄後の航空機外板表面の残留応力、微小硬度、および耐食性を評価した。機械研削およびレーザー洗浄と比較した結果、レーザー洗浄は航空機外板表面の微小硬度および耐食性を低下させないことがわかった。しかしながら、レーザー洗浄後、航空機外板表面に塑性変形が生じるため、航空機外板表面の処理にレーザー洗浄技術を用いる際には、この点に特に注意を払う必要がある。

航空機の整備においては、航空機表面の塗料を除去し、飛行事故を防止するために腐食や疲労亀裂がないか機体表面を検査する必要があります。そのため、機体表面の塗料を慎重に除去する際には、下地を損傷しないよう特に注意を払う必要があります。

従来の塗料除去プロセスには、機械洗浄、超音波洗浄、化学洗浄などがあります。これらの洗浄技術は比較的成熟した技術ではありますが、依然として多くの欠点があります。例えば、機械研磨による洗浄方法は基材を損傷しやすく、化学洗浄方法は環境を汚染し、超音波洗浄方法はワークピースのサイズに制限があり、大型部品の洗浄は容易ではありません。

近年、レーザー技術の急速な発展に伴い、レーザー洗浄技術はより自動化され、より鮮明で、より安価な洗浄技術へと進化しました。レーザー洗浄技術は、塗料や錆の除去、タイヤの型抜き、文化財の保護、原子力発電所の浄化など、幅広い分野で活用されています。

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