TIP

盡管激光在切割、鑽孔和焊接領域的應用眾(zhong) 所周知，但其在工業(ye) 清潔領域的應用則相對較新，並且有著未經探索的廣泛空間。

激光清洗應用，主要源於(yu) 市場上需要一種無毒的非磨損性清潔方法，這種方法可以作為(wei) 之前使用的化學清洗、手工清洗和磨料噴射清洗方法的替代方案。

激光清潔的優(you) 勢

傳(chuan) 統清洗方法存在的主要問題包括：對環境的負麵影響和對基體(ti) 的磨損。噴砂係統產(chan) 生大量的廢物，並且會(hui) 損壞基體(ti) 的精細表麵；而使用化學溶劑清洗，會(hui) 產(chan) 生具有潛在危險的蒸汽和液體(ti) 廢物。

傳(chuan) 統清洗方式的不足，促使了激光技術在表麵清潔領域的應用。由於(yu) 激光清洗具有諸多優(you) 點，現在已成為(wei) 去除材料表麵不想要物質的最有效方法。

目前，脈衝(chong) 激光清洗和去塗層係統廣泛應用於(yu) 各種領域，從(cong) 通過燒蝕去除輪胎模具和雕刻表麵的硫化殘留物，到從(cong) 導線上剝離絕緣層，以及從(cong) 精細表麵去除塗層。

在表麵清潔應用中使用激光的主要優(you) 勢包括：

• 自動化清潔方法

• 減少廢棄物數量

• 提高安全性

• 不需要化學藥品或噴砂

• 非磨損和非接觸清潔過程

激光清洗應用

1鋼材製造中的表麵拋光和除鏽

激光清洗也是一種從(cong) 金屬材料表麵去除鐵鏽和氧化層的有效和高效的方法。鐵鏽和氧化層是由於(yu) 自然或人工過程，在金屬表麵形成的汙染物。當金屬暴露在濕氣中時，它們(men) 與(yu) 水反應形成氧化亞(ya) 鐵，從(cong) 而生鏽。這種鐵鏽會(hui) 降低金屬的質量，使其不適合在多種應用中使用。

另一方麵，由於(yu) 熱處理過程，金屬表麵會(hui) 形成氧化層，氧化層會(hui) 使金屬表麵變色，從(cong) 而妨礙後續的精加工操作。

去除這些不想要的表麵沉積物，需要進行除垢處理，以便為(wei) 預精加工和精加工（如電鍍）提供光滑的表麵。

傳(chuan) 統的除鏽和除垢方法有物理方法，如噴砂、拋光、刮削裝置、額外吹掃和鋼絲(si) 刷等；也有化學方法，如使用堿性或酸性化學製品來去除氧化層。然而，這些方法不但會(hui) 造成環境汙染，也會(hui) 對基底金屬造成損傷(shang) 。

為(wei) 了避免這些缺點，激光清洗已成為(wei) 除鏽和除垢操作的首選方法。通過在生鏽層上照射具有高峰值功率和高重複頻率的激光束，來去除鐵鏽層/氧化層。

激光必須以短脈衝(chong) 發射，以避免對基底金屬造成損壞。鐵鏽迅速吸收激光束的能量，導致溫度升高。一旦溫度足夠高，鐵鏽就會(hui) 融化並最終蒸發。

脈衝(chong) 光纖激光器是首選，因為(wei) 它能對功率、波長和脈衝(chong) 持續時間提供更大的控製，從(cong) 而允許鐵鏽層/氧化層蒸發，但卻不會(hui) 對基底材料造成任何損傷(shang) 。

激光清洗工藝也可用於(yu) 表麵清潔。在對鋼鐵零件施加防腐蝕的保護塗層之前，必須對零件的表麵進行清潔，使其表麵上不存在任何汙染物。

表麵清潔/準備需要清除掉鋼鐵零件表麵的所有汙染物，以便為(wei) 塗敷保護層做準備。這些汙染物包括油、油脂、氧化層、水合物、車間底漆等。

由於(yu) 光纖激光清洗采用非摩擦、非接觸的方法，而不涉及溶劑、化學品或研磨介質，因此非常適合於(yu) 表麵清潔準備和除鏽/除垢。清洗過程可以小規模或大規模進行，並且清洗過程可以實現自動化。激光清洗是一種環保、經濟有效的除鏽方法，能為(wei) 零件表麵塗敷保護塗層做好準備。

2清洗陽極組件

鋁冶煉行業(ye) 在初級鋁生產(chan) 中，使用碳塊作為(wei) “犧牲”陽極。陽極的質量對鋁生產(chan) 的環境、經濟性和技術方麵都有影響。一小部分電池功率用於(yu) 克服預焙陽極的電阻。

汙垢和其他汙染物的存在，會(hui) 增加陽極的電阻，從(cong) 而導致更多的電池功耗。汙染物的存在還通過提高陽極在熔煉過程中的消耗率，來縮短其壽命。從(cong) 效率的角度來看，在用於(yu) 鋁冶煉操作之前，有必要清潔和清除陽極組件表麵上的所有汙染物。

此外，陽極組件是有價(jia) 值的工具，可以重複使用，但必須在特定條件下對其主要部件進行徹底和仔細的處理。

激光清洗可以滿足陽極組件可重複使用的特定條件。激光清洗可用於(yu) ：

◎ 清除碳底殘渣

◎ 清潔陰極棒

◎ 清除套管和短杆上的汙染物

3為(wei) 金屬粘合做準備

為(wei) 了提高工藝穩定性、表麵粘附力和更好的焊接質量，在應用焊接和其他連接技術之前，必須準備好待連接的金屬材料的表麵。

如果不對金屬材料的表麵進行必要的清潔處理，接合點和接縫就容易退化、加劇磨損甚至出現災難性故障。激光清洗可用於(yu) 在表麵接合前對其進行處理，從(cong) 而獲得優(you) 異的粘合強度，提高耐腐蝕性和耐久性。

激光清洗適用於(yu) 粘合準備，因為(wei) 它可以去除能夠降低粘合強度的氧化物和其他汙染物，如油脂和氧化物。激光清洗尤其適用於(yu) 涉及曲麵的應用，或是清洗擁有高度複雜的三維幾何形狀的零件。

激光清洗的一個(ge) 主要好處是能夠微調其功率和波長，以便對用於(yu) 微觀結構的金屬（如鎂和鋁）進行精確修正。它還賦予材料很高的耐腐蝕性，確保穩定、持久的粘合。

近年來，在結構設計應用中越來越多地使用粘合方式，而不是鉚接和焊接等傳(chuan) 統的連接技術。這是因為(wei) 與(yu) 傳(chuan) 統技術相比，粘合方式具有諸多優(you) 點。

這些優(you) 點包括均勻的應力分布、腐蝕減少、結構減輕、振動衰減和隔音等。但是，隻有在待粘合表麵做好仔細清潔的情況下，才能實現這些好處。

激光清洗是此類應用的理想選擇，因為(wei) 它能小心地去除運輸過程中產(chan) 生的油汙、鐵鏽、保護塗層和其他汙染物，並且不會(hui) 對基底材料造成損害。

4為(wei) 釺焊和焊接做預處理

激光清洗在焊接和釺焊的預處理應用中，也被證明是有效的。在造船、精密工具製造、汽車和其他相關(guan) 行業(ye) 中，鋁材和鋼材進行焊接之前，必須先對其表麵進行處理。

激光焊接準備是激光清洗的眾(zhong) 多應用之一，有助於(yu) 去除金屬和鋁表麵的黑色和有色金屬、潤滑劑和其他汙染物，為(wei) 高質量焊接做準備。它還確保了平滑和無孔的釺焊焊縫。

當用於(yu) 焊接和釺焊的預處理時，激光清洗執行以下操作：

◎ 徹底清除車間底漆、水合物和氧化層

◎ 去除油脂、油汙

除了焊接和釺焊準備外，激光還可用於(yu) 清除焊接殘餘(yu) 物，如殘留的焊劑和氧化物材料，以及完成的焊接接頭上的熱汙點。

在焊接和釺焊預處理中使用激光清洗的好處包括：

◎ 波長和功率可調，用於(yu) 在各種材料厚度範圍內(nei) 精確處理接合麵

◎ 對基底材料（即鋼板的鍍鋅層）無損傷(shang)

5局部去除塗層

激光清洗在需要部分去除表麵上的油漆或塗層的應用中，特別有效。它幾乎可以用於(yu) 所有的表麵類型，無論是化學陽極氧化層、氧化層或有機塗層。激光清洗可在汽車和航空航天工業(ye) 中，去除塗層和油漆，同時保持基底材料的完整性。

在去除塗層的應用中，光纖激光器是首選。它們(men) 通過精確地去除指定區域的塗層，克服了過去在局部去除塗層應用中所麵臨(lin) 的一些固有挑戰。激光可用於(yu) ：

◎ 功能和設計表麵的精確處理

◎ 為(wei) 航空航天工業(ye) 創造法拉第籠和連續性觸點

◎ 為(wei) 電磁兼容性局部去除油漆

◎ 為(wei) 電線連接提供接合點

◎ 電子和汽車行業(ye) 中的帶狀塗層

在噴漆結構/零件上的關(guan) 鍵焊縫必須去除塗層、以便於(yu) 檢查的情況下，激光清洗非常有效。激光可以去除塗層，而無需手動或電動工具、研磨劑或化學物質，這些物質都會(hui) 隱藏問題區域，並對表麵造成進一步的損壞。

6選擇性除漆

選擇性除漆是激光清洗的眾(zhong) 多應用之一。在汽車和航天工業(ye) 中，有時需要在保護底漆的同時去除最上層的油漆。通常情況下，車輛上的頂部風化塗層需要在塗抹新油漆前徹底清除。

由於(yu) 最上層油漆的物理和化學性質與(yu) 底漆不同，因此激光的功率和頻率可以設置為(wei) 僅(jin) 去除最上層的油漆。

由於(yu) 激光對底漆沒有機械、化學或熱影響，因此底漆仍然保持完好。這就確保了底漆的耐腐蝕能力。當零件之間需要裸露出金屬、實現金屬與(yu) 金屬之間的電氣接觸時，最好采用激光清洗工藝，因為(wei) 它既能節省時間和材料，又能提高成品的表麵質量。

結論

使用激光進行拋光、表麵清潔和去除塗層的應用，正在迅速拓展。根據應用的不同，激光的脈衝(chong) 頻率、能量和波長必須精確選擇，以清潔、拋光和燒蝕目標材料。同時，必須要防止對基底材料造成任何形式的損害。

目前，激光清洗技術主要用於(yu) 清洗小型零件。當然，這項技術也極有可能適用於(yu) 清潔大麵積表麵和大型設備/結構。隨著該領域目前取得的進展，這些願景有望在不久的將來成為(wei) 現實。

大族激光清洗機參數

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類別	小功率			高功率
激光功率	20W	30W	50W	100W	200W	500W	1000W
激光器類型	大族光纖激光器			IPG激光器
激光波長	1064nm
冷卻方式	風冷			水冷
冷卻水	——			去離子水
水溫	——			19℃
清洗頭重量	4.5KG			4.5KG
整機重量	27KG			260KG
整機功率	≤500W			≤1500W
掃描寬度	10-80mm
工作溫度	15℃-35℃
可選配套	手持式/自動化

清洗方案對比

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對比項目	化學清洗	機械打磨	幹冰清洗	超聲波清洗	激光清洗
清洗方式	化學清洗劑	機械/砂紙,接觸式	幹冰，非接觸式	清洗劑，接觸式	激光、非接觸
工件損傷(shang)	有損傷(shang)	有損傷(shang)	無損傷(shang)	無損傷(shang)	無損傷(shang)
清洗效率	低	低	中	中	高
清洗效果	一般，不均勻	一般，不均勻	優(you) 秀，不均勻	優(you) 秀，潔淨範圍小	非常好，潔淨度高
清洗精度	不可控，精度差	不可控，精度一般	不可控，精度差	不可指定範圍清洗	精準可控、精度高
安全/環保	化學汙染嚴(yan) 重	汙染環境	無汙染	無汙染	無汙染
人工操作	工序複雜對操作人員要求高，需防護措施	體(ti) 力強度大，需安全防護措施	操作簡單，手持或自動化	操作簡單，但需人工添加耗材	操作簡單，手持或集成自動化
耗材	化學清洗劑	砂紙、砂輪、油石等	幹冰	專(zhuan) 用清洗液	隻需供電
成本投入	首次投入低，耗材成本極高	首次投入高，耗材人工成本高	首次投入中等，耗材成本高	首次投入低，耗材成本中等	首次投入高，無耗材，維護成本低