1
激光清洗技術
激光清洗機理主要是基于物體表面污染物吸收激光能量后,或汽化揮發(fā),或瞬間受熱膨脹而克服表面對粒子的吸附力,使其脫離物體表面,進而達到清洗的目的。目前對激光清洗的機理歸納起來大致包括激光汽化分解、污物粒子熱膨脹、基體表面振動和粒于振動、激光剝離四個方面;而且激光清洗常常是多種機理同時作用的結果。
其物理原理如下所示:
(a)激光器發(fā)射的光束被需處理表面上的污染層所吸收,發(fā)生汽化。
(b)大能量的吸收形成急劇膨脹的等離子體并產生沖擊波。
(c)沖擊波使污染物變成碎片并被剝除。
等離子體的產生存在兩個閾值。閾值取決于被去除的污染層或氧化層,只在能量密度高于這一閾值的情況下,才會產生等離子體。同樣,它的出現(xiàn)還存在第二個閾值,如果能量密度超過這一閾值,則基底材料將被破壞。為保證基底材料的安全并進行有效的清潔,必須根據情況調整激光參數(shù),使光脈沖的能量密度嚴格處于兩個閾值之間,這就保證了激光清洗的自控性。能量密度高于閾值的光脈沖將一直剔除污染物,直到達到基底材料為止。然而,因為其能量密度低于基底材料的破壞閾值,所以基材不會遭到破壞。
與普通的化學清洗法和機械清洗法相比,激光清洗具有如下特征:
對比項目 | 激光清洗 | 化學清洗 | 機械刷磨 |
清洗方式 | 非接觸式(激光) | 接觸式(化學試劑) | 接觸式(機械/砂紙) |
清洗效果 | 速度快、潔凈度高 | 速度慢、不均勻 | 速度慢、不均勻 |
清洗效率 | 高 | 低 | 低 |
工件損傷 | 無損傷 | 有損傷 | 有損傷 |
加工精準度 | 可控、精準度高 | 不可控、精準度低 | 不可控、精準度不高 |
對環(huán)境的影響 | 無污染 | 化學污染 | 粉塵污染 |
加工耗材 | 電 | 大量化學清洗劑 | 砂紙、砂輪、油石等 |
操作方式 | 手持或自動化 | 工序流程復雜 | 耗費大量人工人力 |
激光清洗技術是一種的“干式”清洗過程,是一種“綠色”清洗工藝,清洗下來的廢料基本上都是固體粉末,體積小,易于存放,可回收,清潔度遠遠高于傳統(tǒng)清洗工藝;適用于幾乎所有固體基材,從大的塊狀污物(手印、銹斑、油污、油漆)到小的微細顆粒(如金屬超細微粒、灰塵)均可以采用此方法進行清洗。
02
激光清洗的應用領域
傳統(tǒng)的清洗方式多是利用化學藥劑、噴砂、或者高壓水等方式進行清洗,相比下,激光清洗機是新一代智能產品,通過調控激光工藝參數(shù),可以在不損傷基材的基礎上,有效去除污染物,使表面復舊如新。其具有無研磨、非接觸、無熱效應和適用于各種材質的物體等清洗特點,這對金屬生產、電子行業(yè)、工程建筑和船舶制造等相關的領域來講,及時進行激光清洗是一項非常重要的工作。
除漆除銹領域
飛機、船舶、橋梁、金屬容器管道等
表面處理領域
親水性處理、焊前焊后對焊縫的處理等
磨具領域
橡膠模具、復合模具、金屬模具等
微電子領域
半導體元件、微電子器件、存儲器模板等
文物保護領域
石雕、青銅器、玻璃、油畫和壁畫等
其他領域
城市涂鴉、印刷滾筒、建筑外墻、核工業(yè)等
每年的輪胎生產企業(yè)會制造出數(shù)億個輪胎,模具的好壞直接影響輪胎的質量,生產過程中輪胎模具的清洗必須迅速可靠,以節(jié)省停機的時間。利用激光清洗方式,可利用光纖連接將光傳輸?shù)侥>叩乃澜腔虿灰浊宄牟课贿M行清洗,表面潔凈度高,清洗速度更快,清洗效果佳,并且對模具無任何損傷,實現(xiàn)真正的無污染,高質高效清洗。
另外,在裝備的清洗,電子工業(yè)中的去污清洗,精密機械工業(yè)中的精確去酯清洗等等方面,在海洋船舶,航空航天等領域,激光清洗技術都展現(xiàn)出了多重優(yōu)勢,具有巨大的應用潛力。