激光清洗係統在現代清洗工業中的應用

傳統清洗工業多是采用化學藥劑或機械方法。隨著我國環境保護法規日趨嚴格、環保安全意識日益增強，化學藥品的工業生產清洗逐現弊端，並將被激光清洗取代。激光清洗具有無研磨、非接觸、無熱效應和適用於各種材質的物體等清洗特點，被認為是最可靠、最有效的解決辦法。

激光清洗原理

激光清洗技術是指采用高能激光束照射工件表麵，使表麵的汙物、鏽斑或塗層發生瞬間蒸發或剝離，從而達到潔淨化的工藝過程。激光和我們身邊的光線（可見光和不可見光）沒有什麽不同，隻不過激光是利用諧振腔把光聚集在同一個方向上，並且有較單純的波長，協調性等性能更好，因此理論上所有波長的光都可以用來形成激光，但實際上受限於能夠激發的介質不多，因此能夠產生穩定且適合工業生產的激光光源相當有限。被廣泛使用的是Nd:YAG激光、二氧化碳激光和準分子激光。

激光清洗機理主要是基於物體表麵汙染物吸收激光能量後，或汽化揮發，或瞬間受熱膨脹而克服表麵對粒子的吸附力，使其脫離物體表麵，進而達到清洗的目的。歸納起來大致包括激光汽化分解、激光剝離、汙物粒子熱膨脹、基體表麵振動和粒子振動四個方麵；而且激光清洗常常是多種機理同時作用的結果。

激光清洗原理

根據大量的實驗結果分析認為，激光清洗機理根據表麵附著物和基體熱物理參數差別大小而有所不同。當表麵附著物與基體材料的熱物理參數差別較大時，激光清洗機理包括：燒蝕汽化、熱振動與熱衝擊機理和聲波振碎機理，如激光清洗漆層和橡膠層。當表麵附著物與基體材料的熱物理參數差別不大時，主要是燒蝕汽化機理在起作用，如激光除鏽。

激光清洗輪胎模具

激光清洗的分類

激光清洗的方法一般有四種

1、激光幹洗法，即采用脈衝激光直接輻射去汙；

2、激光+液膜的方法，即首先沉積一層液膜於基體表麵，然後用激光使液膜發生爆炸去汙；

3、激光+惰性氣體的方法，即激光輻射的同時，用惰性氣體吹向工件表麵，當汙物從表麵剝離後，就被氣體遠遠吹離表麵，避免清潔表麵再次汙染和氧化；

4、用激光使汙物鬆散後再，用非腐蝕性的化學方法去汙。

目前在工業生產中主要采用前麵三種清洗方法，其中激光幹洗法取激光+液膜清洗方法用得多；第四種方法僅見於藝術品的清洗保護中。

激光清洗特點

與傳統清洗工藝相比，激光清洗技術具有以下特點：

1、它是一種“幹式”清洗，不需要清潔液或其他化學溶液，且清潔度遠遠高於化學清洗工藝；

2、清除汙物的範圍和適用的基材範圍十分廣泛；

3、通過調控激光工藝參數，可以在不損傷基材表麵的基礎上，有效去除汙染物，使表麵複舊如新；

4、激光清洗可以方便地實現自動化操作；

5、激光去汙設備可以長期使用，運行成本低；

6、激光清洗技術是一種“綠色”清洗工藝，消除的廢料是固體粉末狀，體積小，易於存放，基本上不汙染環境。

激光器的選擇

目前激光器的種類比較多，如CO2激光器、Nd：YAG 激光器和準分子激光器等，這幾種激光器都可以實現激光清洗。但一般來說，在高精度的要求高於大體積清除或成本的要求時，準分子激光器是較為合適的工具，在其他情況下則以CO2和固體激光器為佳；對於微電子工業來說，一般選用準分子激光器，如KrF準分子，對於模具的清洗則采用CO2或YAG激光器比較好；而對於激光敷層的清除，CO2激光器的效果好，特別是TEA CO2激光器在這一領域極具發展前途。另外，如果事先知道表麵汙染物的成分，則可以根據汙染物吸收波長來選擇激光器的種類。

激光清洗應用

模具清洗

激光清洗方式在使用上深具彈性，模具的死角或不易清除的部位方便清洗。激光清洗輪胎模具的技術已經大量在歐美的輪胎工業中被采用，在節省待機時間、避免模具損壞、工作安全及節省原材料上所獲得的收益迅速得到回收。根據激光清洗設備在輪胎公司生產線上進行的清洗試驗表明，僅需2個小時就可以在線清洗一套大型載重輪胎的模具；和常規清洗方法相比，經濟效益是顯而易見的。食品工業模具上防粘的彈性膜層需要定期更換以保證衛生，不用化學試劑而使用激光清洗也特別適合這種應用。

武器裝備清洗

激光清洗係統可以高效、快捷地清除鏽蝕、汙染物，並可以對清除部位進行選擇，實現清洗的自動化。不但清潔度高於化學清洗工藝，而且對於物體表麵幾乎無損害。通過設定不同參數，還可以在金屬物體表麵形成一層致密的氧化物保護膜或金屬熔融層，提高表麵強度和耐腐蝕性。激光清除的廢料對環境基本上不構成汙染，還可以進行遠距離操作，有效減少了對操作人員的健康損害。

飛機舊漆清除

歐洲激光清洗係統已廣泛應用於航空工業中。飛機表麵定期噴漆之前需要將原來的舊漆完全除去，傳統的機械清除油漆法容易對飛機的金屬表麵造成損傷，給安全飛行帶來隱患。采用多個激光清洗係統，可在兩天之內將一架A320空中客車表麵的漆層完全除掉，且不會損傷到金屬表麵。

樓宇外牆清洗

激光清洗係統對建築物外牆的清洗提供了解決方法，它可以對各種石材、金屬、玻璃上的各種汙染物進行有效清洗，且比常規清洗效率高很多倍。還可以對建築物的各種石材上的黑斑、色斑進行清除。激光清洗係統在嵩山少林寺對建築物、石碑進行的清洗試驗表明，采用激光清洗對保護古建築恢複外觀效果非常好。

電子工業中的清洗

電子工業使用激光去除氧化物。在電路板焊接前，元件針腳必須徹底去氧化物以保證最佳的電接觸，在去汙的同時不能損壞針腳。激光清洗可以滿足使用要求，且效率很高，一個針腳隻需照射一次激光。

精密機械工業中的精確去酯清洗

精密機械工業常常需對零件上用來潤滑和抗腐蝕的酯類及礦物油加以清除，化學清洗往往仍有殘留物。激光去酯可以將酯類及礦物油完全去除，不損傷零件表麵。材料徹底去酯用於航天工業機械零件的清理，機械零件加工中的油酯去除同樣可采用激光清洗。

核電站反應堆內管道清洗

激光清洗係統還應用於核電站反應堆內管道的清洗。它采用光導纖維，將高功率激光束引入反應堆內部，直接清除放射性粉塵，清洗下來的物質清理方便。而且由於是遠距離操作，可以確保工作人員的安全。

激光清洗在諸多領域發揮著重要作用，並且在汽車製造、半導體晶圓片清洗、精密零件加工製造、軍事裝備清洗、建築物外牆清洗、文物保護、電路板清洗、精密零件加工製造、液晶顯示器清洗、口香糖殘跡去除等領域均可發揮重要作用。

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