Jan 15,2026
อุปกรณ์ทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ทำงานโดยการสร้างพลังงานที่ปล่อยออกมาเป็นช่วงสั้น ๆ อย่างมาก ซึ่งมีระยะเวลาเพียงแค่ไม่กี่นาโนวินาที หรือแม้แต่พิโกวินาที เวลาพัลส์สั้น ๆ เหล่านี้จะสร้างระดับกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่สูงกว่าค่าปกติของเครื่องจักรถึงหลายพันเท่า ส่งผลให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานอย่างรุนแรง ซึ่งสามารถทำลายพันธะต่าง ๆ ได้ทันที และทำให้สิ่งสกปรกกลายเป็นไอไปจากพื้นผิว โดยที่ความร้อนส่วนใหญ่ไม่ส่งผลกระทบต่อวัสดุที่กำลังทำความสะอาด ตัวอย่างเช่น ระบบขนาด 25 วัตต์ อาจใช้พลังงานเฉลี่ยเพียง 25 วัตต์ แต่ในช่วงเวลาที่ปล่อยพัลส์สั้น ๆ นั้น อาจสูงถึง 5,000 วัตต์! สิ่งนี้ทำให้สามารถกำจัดสิ่งสกปรกที่เหนียวแน่น เช่น สีอุตสาหกรรมเก่า หรือออกไซด์ของโลหะที่ดื้อดึง ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผ่านกลไกการกระแทกทางกลและพลาสมาขนาดเล็กที่เกิดขึ้นขณะสัมผัสพื้นผิว เนื่องจากแต่ละพัลส์เกิดขึ้นเร็วมาก จึงไม่มีเวลาพอให้ความร้อนสะสมบริเวณพื้นผิวที่กำลังดำเนินการ นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมอุปกรณ์เหล่านี้จึงทำงานได้ดีเยี่ยมแม้กับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่บอบบาง หรือผนังบาง ๆ ที่ใช้ในการผลิตอากาศยาน ไม่น่าแปลกใจที่ระบบนี้กลายเป็นตัวเลือกอันดับต้น ๆ เมื่อความแม่นยำมีความสำคัญสูงสุด และความเสียหายจากความร้อนไม่สามารถยอมรับได้
เลเซอร์แบบ CW ทำงานโดยการส่งพลังงานอย่างต่อเนื่องแทนที่จะเป็นช่วงพัลส์ ซึ่งทำให้เกิดการกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอบนพื้นผิวที่ได้รับการรักษา พลังงานที่ปล่อยออกมาอย่างช้าๆ จะย่อยสลายสารปนเปื้อนบนพื้นผิวต่างๆ รวมถึงสนิมเบา คราบน้ำมัน และชั้นออกซิเดชัน ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าไพโรไลซิส เมื่อตั้งค่าระบบเหล่านี้ ช่างเทคนิคจะปรับพารามิเตอร์หลักสองประการ ได้แก่ ระดับกำลังไฟที่มักอยู่ระหว่างประมาณ 50 วัตต์ ถึง 500 วัตต์ และความเร็วของลำแสงเลเซอร์ที่เคลื่อนที่ไปบนวัสดุ ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 100 นิ้วต่อนาที การเคลื่อนที่ช้าลงจะทำให้ความร้อนแทรกซึมลึกลงไป ซึ่งจำเป็นสำหรับการขจัดสิ่งสะสมหนัก ในขณะที่การเคลื่อนที่เร็วขึ้นจะช่วยป้องกันความเสียหายต่อวัสดุที่นำความร้อนได้ดี เมื่อเทียบกับระบบเลเซอร์แบบพัลส์ โมเดลคลื่นต่อเนื่อง (continuous wave) จะทำงานตลอดเวลา โดยไม่จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุพิเศษในการสำรองพลังงาน ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในโรงงานที่ผลิตภัณฑ์เคลื่อนที่ตามสายพานลำเลียงด้วยความเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การกลิ้งเหล็ก หรือการเตรียมแผงตัวถังรถยนต์ก่อนขั้นตอนการพ่นสี
เมื่อพูดถึงเลเซอร์ที่ปล่อยพลังงานเป็นจังหวะสั้นระดับนาโนวินาที (nanosecond pulsed lasers) เลเซอร์เหล่านี้จะรักษาพลังงานความร้อนให้มีอยู่ในช่วงเวลาสั้น ๆ มาก โดยปกติจะวัดได้เพียงเศษส่วนของมิลลิวินาที ซึ่งช่วยจำกัดการกระจายของความร้อน ทำให้อุณหภูมิของวัสดุที่กำลังประมวลผลยังคงต่ำกว่า 200 องศาเซลเซียส สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะอยู่ต่ำกว่าระดับที่จะก่อให้เกิดปัญหา เช่น การอบคืนตัว (annealing) หรือการบิดงอเสียรูปในโลหะผสมส่วนใหญ่มาก ในทางตรงข้าม เลเซอร์แบบคลื่นต่อเนื่อง (continuous wave: CW) ทำงานต่างออกไป โดยจะส่งพลังงานไปยังวัสดุเป็นระยะเวลานาน จนอาจทำให้ผิวโลหะร้อนเกิน 500 องศาเซลเซียส เมื่ออุณหภูมิสูงขนาดนั้น ก็จะเริ่มปรากฏปัญหาต่าง ๆ เช่น การกัดกร่อนระหว่างเกรน (intergranular corrosion) การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในระดับจุลภาค หรือแม้แต่วัสดุโก่งงอ ต่อมาพิจารณาในกรณีของพอลิเมอร์ ระบบเลเซอร์แบบพัลส์สามารถควบคุมโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (Heat Affected Zone - HAZ) ให้แคบมาก โดยทั่วไปน้อยกว่า 5 ไมโครเมตร ซึ่งหมายความว่าพลาสติกประสิทธิภาพสูง เช่น โพลีเอเทอร์ อีเธอร์ คีโตน (PEEK) จะยังคงรักษาน้ำหนักโครงสร้างไว้ได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อนำระบบ CW มาใช้กับวัสดุพอลิเมอร์ สถานการณ์จะซับซ้อนและเกิดปัญหาได้อย่างรวดเร็ว เนื่องจากระบบเหล่านี้มักทำให้วัสดุร้อนเกินจุดอุณหภูมิการเปลี่ยนแก้ว (glass transition temperature) ส่งผลให้เกิดปัญหาตั้งแต่การหลอมละลายธรรมดา ไปจนถึงการเสื่อมสภาพของผิวอย่างรุนแรง โดยเฉพาะในวัสดุบาง ๆ หรือวัสดุที่นำความร้อนได้ไม่ดี
อุตสาหกรรมที่ต้องการการควบคุมระดับไมครอนและไม่ยอมให้เกิดความเสียหายจากความร้อน พึ่งพาเครื่องทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แบบพัลส์สำหรับการใช้งานที่ความเสียหายสะสมจากความร้อนถือว่าไม่สามารถยอมรับได้ ซึ่งรวมถึง:
ระบบเลเซอร์แบบพัลส์มีประสิทธิภาพสูงในการกำจัดสิ่งปนเปื้อนที่เหนียวแน่นซึ่งยึดติดกับพื้นผิวทั้งจากการยึดติดทางเคมีหรือการเกาะติดกันทางกล โดยสิ่งที่กล่าวถึงนี้รวมถึงชั้นสีอุตสาหกรรม ชั้นออกไซด์ที่เผาจนแข็งตัว สารอีพอกซี่ตกค้างจากกระบวนการผลิต และคราบออกไซด์จากการเชื่อมที่ทำให้เกิดการกัดกร่อน ซึ่งเป็นที่รำคาญใจของหลายฝ่าย สิ่งที่ทำให้เลเซอร์เหล่านี้พิเศษคือความสามารถในการปล่อยพลังงานอย่างเข้มข้นเป็นช่วงสั้นๆ ซึ่งทำให้สามารถกำจัดชั้นวัสดุออกไปทีละชั้นได้อย่างแม่นยำ โดยไม่ทำให้วัสดุร้อนจัดเกินไป นอกจากนี้ เมื่อรังสีเลเซอร์กระทบพื้นผิว จะเกิดปรากฏการณ์พลาสมาช็อกขนาดเล็กที่ช่วยผลักดันสิ่งที่ยังคงยึดติดอยู่ให้หลุดออกด้วย สำหรับการประยุกต์ใช้งาน เช่น การทำความสะอาดใบพัดกังหัน การซ่อมแซมรอยเชื่อมท่อในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ หรือการบำรุงรักษาระบบชิ้นส่วนอากาศยาน ซึ่งความแม่นยำมีความสำคัญอย่างยิ่ง (บางครั้งต้องแม่นยำถึง 5 ไมครอน!) เลเซอร์แบบพัลส์จึงให้ผลลัพธ์ที่วิธีการดั้งเดิมที่อาศัยความร้อนไม่สามารถทำได้ เพราะวิธีการทางความร้อนมักจะเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของโลหะ หรือที่เลวร้ายกว่านั้น อาจก่อให้เกิดรอยแตกร้าวขนาดเล็กที่ไม่มีใครต้องการต้องมาจัดการในภายหลัง
เลเซอร์แบบ CW จะทำงานได้ดีที่สุดเมื่อต้องขจัดชั้นผิวบางและสม่ำเสมอ เช่น คราบน้ำมันบางๆ คราบออกซิเดชัน สารหล่อลื่นจากแม่พิมพ์ หรือฟิล์มชีวภาพที่ฝังแน่นในระดับอุตสาหกรรมอาหาร บนพื้นผิวขนาดใหญ่ โดยลำแสงต่อเนื่องจะให้ความร้อนอย่างสม่ำเสมอและควบคุมได้ง่าย ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในระบบสายพานลำเลียงที่พบในอุตสาหกรรมยานยนต์ การแปรรูปอาหาร และงานบำรุงรักษาแม่พิมพ์ ผู้ปฏิบัติงานสามารถปรับระดับพลังงานและการตั้งค่าการสแกนเพื่อรักษาระดับอุณหภูมิของพื้นผิวให้คงที่ ขณะทำความสะอาดแม่พิมพ์ทั้งหมด โครงสร้างคาน หรือคอยล์เหล็กได้อย่างครอบคลุม เมื่อเทียบกับวิธีการกัดกร่อนด้วยพัลส์แล้ว ไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับรอยพัลส์หรือช่วงเวลาจำกัดระหว่างจุดที่ต้องการบำบัด เพราะเลเซอร์จะทำงานต่อเนื่องไปเรื่อยๆ จนกว่างานจะเสร็จสมบูรณ์
เมื่อทำงานในระดับไมครอนในแอปพลิเคชันที่สำคัญจริงๆ เช่น การซ่อมใบพัดเทอร์ไบน์ การทำความสะอาดแผงวงจรหลังเกิดการหก หรือการกำจัดสนิมจากข้อต่อท่อในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เครื่องทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แบบพัลส์จะให้ข้อได้เปรียบที่วิธีอื่นไม่สามารถเทียบเคียงได้ เครื่องเหล่านี้ทำงานด้วยพัลส์ที่สั้นกว่า 10 นาโนวินาที ซึ่งทำให้สามารถกำจัดชั้นออกซิเดชันที่มีความหนาประมาณ 5 ไมโครเมตรออกไปได้ โดยไม่สร้างโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมากนักในวัสดุที่ละเอียดอ่อน ผลลัพธ์คือ พื้นผิวยังคงอยู่ในสภาพที่ควรจะเป็น ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่ออายุการใช้งานของชิ้นส่วนก่อนที่จะเสียหาย การไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร และความแข็งแรงของโครงสร้างภายใต้แรงกดดัน หากมองไปรอบๆ ในสถานที่เช่น โรงงานผลิตอากาศยาน หรือโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ จะพบว่าสิ่งสกปรกที่เหลืออยู่ไม่ใช่แค่ปัญหาเรื่องความสะอาดอีกต่อไป—แต่มันส่งผลโดยตรงต่อการผ่านมาตรฐานความปลอดภัย ด้วยเหตุนี้ ผู้ผลิตอุปกรณ์รายเดิมจำนวนมากจึงกำหนดให้ใช้ระบบพัลส์เหล่านี้โดยเฉพาะ เมื่อมีการอัปเดตคู่มือการบำรุงรักษา
เครื่องทำความสะอาดด้วยเลเซอร์แบบ CW เป็นตัวเลือกหลักในงานอุตสาหกรรมที่มีปริมาณสูงส่วนใหญ่ในปัจจุบัน เนื่องจากให้ความสำคัญกับอัตราการผลิต เวลาทำงานต่อเนื่อง และการผสานรวมอย่างไร้รอยต่อกับระบบอัตโนมัติที่มีอยู่ มากกว่าค่าความแม่นยำระดับไมครอนที่แทบไม่มีใครต้องการอยู่แล้ว ยกตัวอย่างเช่น สายการถอดฉลากในโรงงานรีดโลหะที่จัดการวัสดุได้ประมาณ 500 ตันต่อชั่วโมงหรือมากกว่านั้น เลเซอร์เหล่านี้ยังคงทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพบนแผ่นเหล็กขนาดใหญ่ขณะเคลื่อนผ่านสายการผลิตอย่างต่อเนื่อง โดยไม่เกิดปัญหาหยุดๆ เริ่มๆ เพื่อปรับตำแหน่งซึ่งพบได้บ่อยในวิธีอื่น นอกจากนี้ยังรวมถึงโรงงานฉีดขึ้นรูปพลาสติก ที่ระบบ CW สามารถกำจัดคราบน้ำยาปลดแบบที่เหนียวแน่นออกจากโพรงแม่พิมพ์ขนาดใหญ่ได้เร็วกว่าเครื่องเลเซอร์แบบพัลส์ถึง 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตาม การตรวจสอบอุณหภูมิยังคงมีความสำคัญ โดยเฉพาะเมื่อทำงานกับแม่พิมพ์โพลิเมอร์ ซึ่งอาจไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอยู่พอสมควร แต่โดยรวมแล้ว เลเซอร์แบบ CW ยังคงทำงานได้ดีกว่าในสถานการณ์ที่ผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอและเวลาการประมวลผลที่รวดเร็ว คือสิ่งที่ทำให้แตกต่างระหว่างการบรรลุเป้าหมายการผลิตและการล้าหลังกำหนดเวลา
EN
