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激光清洗技術概論及其在輪胎業上的應用

cici 來源:菠蘿三維網絡2018-12-20 我要評論(0 )   

在工業(ye) 生產(chan) 、文物保護以及牙科疾病的治療中,常常需要用到清洗技術。例如:工業(ye) 製品在電鍍、磷化、噴塗、焊接、包裝以及集成線路

在工業(ye) 生產(chan) 、文物保護以及牙科疾病的治療中,常常需要用到清洗技術。例如:工業(ye) 製品在電鍍、磷化、噴塗、焊接、包裝以及集成線路的裝配時,為(wei) 保證下道工序中工件的質量,必須除去產(chan) 品表麵上的油脂、灰塵、鏽垢或殘留的溶劑、粘結劑等汙物。由於(yu) 環境汙染和保護不善等原因,很多的文物和藝術品正逐漸被鏽蝕和汙損,為(wei) 恢複舊貌,需對文物表麵的汙垢及鏽跡進行清洗。

激光清洗技術概論及其在輪胎業(ye) 上的應用

傳(chuan) 統的清洗方法包括機械清洗法、化學清洗法和超聲波清洗法,機械清洗法即采用刮、擦、刷、噴砂等機械手段去除表麵汙物;濕法化學清洗法是利用有機清洗劑,通過噴、淋、浸泡或高頻振動等措施去除表麵附著物業(ye) 超聲波清洗法是將被處理零件放入清洗劑中,利用超聲波產(chan) 生的振動效應除去汙垢。目前這三種清洗方法在我國清洗市場中仍占主導地位,但在環境保護和高精度要求下其應用受到很大的限製。機械清洗法無法滿足高清潔度清洗要求,容易損傷(shang) 被清洗工件的表麵積而化學清洗方法容易導致環境汙染,獲得的清潔度也很有限,特別是當汙垢成分複雜時,必須選用多種清洗劑反複清洗才可能滿足表麵消潔度的要求。超聲波清洗法盡管清洗效果不錯,但對亞(ya) 微米級汙粒的清洗無能為(wei) 力,清洗槽的尺寸限製了加工零件的範圍和複雜程度,而且清洗後對工件的幹燥亦是一大難題。


近年來,隨著人們(men) 環保意識的增強,給世界範圍內(nei) 清洗業(ye) 的發展帶來了巨大的挑戰,各種有利於(yu) 環境保護的清洗技術應運而生,激光清洗技術就是其中之一。所謂激光清洗技術是指利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,高速有效地清除清潔對象表麵附著物或表麵塗層,從(cong) 而達到潔淨的工藝過程。它是基於(yu) 激光與(yu) 物質相互作用效應的一項新技術,與(yu) 傳(chuan) 統的機械清洗法、化學腐蝕清洗、液體(ti) 固體(ti) 強力衝(chong) 擊清洗、高頻超聲清洗等傳(chuan) 統清洗方法相比,有明顯的優(you) 點。它高效、快捷、成本低,對基片產(chan) 生的熱負荷和機械負荷小,清洗為(wei) 非損傷(shang) ;廢物可回收,無環境汙染物安全可靠,不損害操作人員健康證可以清除各種不同厚度、不同成份的塗層次清潔過程易於(yu) 實現自動化控製,實現遠距離遙控清洗等。


激光清洗的原理和方法,激光的特點是具有高方向性,單色性,高相幹性和高亮度。通過透鏡的聚焦和Q開關(guan) ,可以把能量集中到一個(ge) 很小的空間範圍和時間範圍內(nei) 。在激光清洗處理中,主要利用了激光的以下特性:

1、 激光可以實現能量在時間和空間上的高度集中,聚焦的激光束在焦點附近可產(chan) 生幾千度甚至幾萬(wan) 度的高溫,使汙垢瞬間蒸發、氣化或分解。

2、激光束的發散角小,方向性好,通過聚光係統可以使激光束聚焦成不同直徑的的光斑。在激光能量相同的條件下,控製不同直徑的激光束光斑可以調整激光的能量密度,使汙垢受熱膨脹。當汙垢的膨脹力大於(yu) 汙垢對基體(ti) 的吸附力時,汙垢便會(hui) 脫離物體(ti) 的表麵。

3、激光光束可以通過在固體(ti) 表麵產(chan) 生超聲波,產(chan) 生力學共振,使汙垢破碎脫落。激光清洗技術正是利用了上述激光的特性從(cong) 而達到清洗的目的。根據被清洗基體(ti) 物質與(yu) 被清除汙垢的光學特性,可以將激光清洗機理分為(wei) 兩(liang) 大類:一類是利用清洗基片(也稱為(wei) 母體(ti) )與(yu) 表麵附著物(汙物)對某一波長激光能量的吸收係數具有很大的差別。輻射到表麵的激光能量大部分被表麵附著物所吸收,從(cong) 而受熱或氣化蒸發,或瞬間膨脹,並被形成的氣流帶動,脫離物體(ti) 表麵,達到清洗目的。而基片由於(yu) 對該波長的激光吸收能量極小,不會(hui) 受到損傷(shang) 。對此類激光清洗,選擇合適的波長和控製好激光能量大小,是實現安全高效清洗的關(guan) 鍵。另一類適用於(yu) 清潔基片與(yu) 表麵附著物的激光能量吸收係數差別不大,或基片對塗層受熱形成的酸性蒸氣較為(wei) 敏感,或塗層受熱後會(hui) 產(chan) 生有毒物質等情況的清洗方法。該類方法通常是利用高功率高重複率的脈衝(chong) 激光衝(chong) 擊被清洗的表麵,使部分光束轉換成聲波。聲波擊中下層硬表麵後,返回的部分與(yu) 激光產(chan) 生的入射聲波發生幹涉,產(chan) 生高能波,使塗層發生小範圍的爆炸,塗層被壓成粉末,再被真空泵清除,而底下的基片卻不會(hui) 損傷(shang) 。


從(cong) 方法上分析,激光清洗方法有4種:1、激光幹洗法,即采用脈衝(chong) 激光直接輻射去汙;2、激光+液膜方法,即首先沉積一層液膜於(yu) 基體(ti) 表麵,然後用激光輻射去汙;當激光照射於(yu) 液膜上時,液膜急劇受熱,產(chan) 生爆炸性汽化,爆炸性衝(chong) 擊波使基體(ti) 表麵的汙物鬆散。並隨衝(chong) 擊波飛離加工物體(ti) 表麵,達到去汙的目的。3、激光+惰性氣體(ti) 的方法,即在激光輻射的同時,用惰性氣體(ti) 吹向基體(ti) 表麵,當汙物從(cong) 表麵剝離後會(hui) 立即被氣體(ti) 吹離表麵,以避免表麵再次汙染和氧化;4、運用激光使汙垢鬆散後,再用非腐蝕性化學方法清洗。目前,常用的是前3種方法。

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