激光在清洗领域做出的贡献有哪些

2020-05-13 14:59:49 晶肖

作为世界公认的制造大国,中国在工业化方面取得了长足的进步和巨大的成就。同时,它也导致了严重的环境恶化和工业污染。近年来,中国的环保法规越来越严格,导致一些企业被关闭整顿。一场全面的环境风暴给经济带来了一些冲击,改变传统的污染生产模式是关键。随着技术的进步,人们逐渐探索各种有利于环境保护的技术,激光清洗技术就是其中之一。激光清洗技术是近十年来新应用的工件表面清洗技术。它正以自身的优势和不可替代性在许多领域逐步取代传统的清洗技术。

传统的清洗方法包括机械清洗法、化学清洗法和超声波清洗法。机械清洗方法使用机械手段,如刮擦、擦拭、刷洗和喷砂来清除表面污垢。湿式化学清洗法使用有机清洗剂,通过喷洒、喷淋、浸泡或高频振动去除表面附着物。超声波清洗法是将待处理的零件放入清洗剂中,利用超声波产生的振动效应去除污垢。目前,这三种清洗方法在我国清洗市场上仍占据主导地位,但都不同程度地产生污染物,在环保和高精度的要求下,其应用受到很大限制。

激光清洗技术是指利用高能高频激光束照射工件表面,使表面的污垢、锈斑或涂层瞬间蒸发或剥离,快速有效地去除清洗物体表面的附着物或涂层,从而实现清洁的激光工艺。激光具有高方向性、单色性、高相干性和高亮度的特点。通过聚焦透镜和调Q开关,能量可以集中到一个非常小的空间和时间范围。从细分方法来看,有四种激光清洗方法:

  • 激光干洗,即脉冲激光直接辐射去污;

  • 激光+液膜法,即先在衬底表面沉积一层液膜,然后用激光辐射去污;当激光照射在液膜上时,液膜迅速加热产生爆炸汽化,爆炸冲击波使基片表面的污垢松动。并随着冲击波飞离被处理物体表面,达到去污的目的。

  • 激光+惰性气体的方法,即当激光被辐射时,惰性气体被吹到衬底表面。当污垢从表面剥离时,会立即被气体吹离表面,避免表面的再污染和氧化;

  • 用激光清除污垢后,用无腐蚀性的化学方法进行清洁。

目前,由于我国高端制造业的发展和环保要求的不断提高,传统的清洗技术(化学法和机械抛光法)远远不能满足我国工业生产的需要,清洗技术的落后制约了我国一些重要行业的正常生产和运营。因此,随着中国高端制造业的快速发展,作为绿色高效制造的代表,激光清洗技术具有广阔的市场规模。

与传统清洗方法相比,激光清洗是一种“绿色”清洗方法,具有无可比拟的优点:不需要使用任何化学试剂或清洗液,清洗后的废物基本上是固体粉末,体积小,易于储存,吸附回收,无光化学反应,无噪音和环境污染,同时不损害操作人员的健康,易于实现自动控制,并可远程控制清洗。

 激光清洗在各个领域的广泛应用

 1、模具清洗。

本发明能够实现模具的非接触清洗,对模具表面非常安全,能够保证精度,能够清洗传统清洗方法无法去除的亚微米级污垢颗粒,实现真正的无污染、高效、高质量清洗。

精密仪器行业的精密消毒清洗。精密机械行业通常需要通过化学方法去除用于润滑和耐腐蚀零件的酯类和矿物油,化学清洗通常仍有残留物。激光脱脂可以完全去除酯类和矿物油,而不会损坏零件表面。激光促进零件表面薄氧化层的爆炸气化,形成冲击波,从而去除污垢,而不是机械作用。

 2、铁轨清洁。

目前,钢轨焊前清理采用砂轮和砂带打磨式清理。基板损坏严重,残余应力严重。此外,每年消耗大量的砂轮耗材,导致成本高,对环境的粉尘污染严重。激光清洗可以为我国高速铁路铺轨生产提供高质量、高效率的绿色清洗技术,解决上述问题,消除无缝钢轨孔洞、灰斑等焊接缺陷,提高我国高速铁路运营的稳定性和安全性。

 3、航空。

经过一段时间后,飞机的表面需要重新油漆,但是在油漆之前,原有的旧油漆需要完全清除。化学浸泡/擦拭是航空领域中主要的油漆去除方法。这种方法造成了大量的化学辅助废物,并且不能实现局部维护和油漆去除。这一过程工作量大,对健康有害。激光清洗可以实现飞机蒙皮表面高质量的油漆去除,易于实现自动化生产。目前,该技术已应用于国外一些高端车型的维修。

4、 船舶领域。

目前,船舶的产前清洗主要是通过喷砂进行的,对周围环境造成了严重的粉尘污染,已被逐步禁止,从而导致船舶生产企业减产甚至停产。激光清洗技术将为船舶表面防腐喷涂提供一种绿色无污染的清洗方案。

5、军事工业。

激光清洗技术广泛应用于武器维修。使用激光清洗系统,可以高效、快速地清除铁锈和污染物,选择清洗位置,实现清洗自动化。使用激光清洗不仅比化学清洗工艺具有更高的清洁度,而且对物体表面的损伤也很小。

上述许多领域都属于国民经济的支柱产业,加上激光清洗技术后产生的经济和社会效益非常可观。利用我国现有的激光技术条件,开发配套的激光清洗设备,并在短时间内实现实用化和产业化是完全可能的,这对促进高新技术产业的发展也具有重要意义。

激光清洗行业的发展现状及前景

激光清洗技术在欧洲推广应用已经有几年了,已经有了产品。然而,我国刚刚起步,主要是因为激光设备投资昂贵,普遍应用仍然困难。我国激光清洗技术的研究和设备的发展基本上是跟随国外的发展。虽然在短时间内取得了一些成绩,但与国外相比还有很大差距。

2010年,中国工程物理研究所激光融合中心率先在中国开发激光清洗设备,并成功应用于云冈石窟、石墙、石像、壁画等文物。在接下来的几年里,国内各科研机构关于激光清洗技术的论文逐渐增多,行业对激光清洗技术的关注也逐渐增加。许多企业试图开发激光清洗设备。

目前,中国激光清洗产业主要集中在珠三角、长三角、华中和环渤海四大工业区,代表企业有大祖激光、明镭激光、创新激光、武汉中国三江航天学院、瑞科激光、北京郭克世纪、江苏中科四象、迪那激光、鞍山玉子激光。

激光清洗技术作为一种绿色高效的清洗技术,具有显著的经济效益和广阔的市场前景。然而,我国对激光清洗的研究还不够。如果我们能利用现有的激光技术开发配套的激光清洗设备并投入生产实现产业化,我们相信随着激光成本的降低,激光清洗技术将会逐步推广。技术创新和替代可以从源头上减少污染源,真正促进我国环境保护工作的实施。

激光清洗技术作为激光制造中的一项先进技术,在工业发展中具有巨大的应用价值潜力。大力发展激光清洗技术,对于大幅提升我国高端激光制造技术和设备的国际竞争力,以及经济和社会发展具有重要的战略意义。国家科技和环境保护的有关部门应给予更多的关注。



文章来自激光制造网

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