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激光清洗技術(shù)是指采用高能激光束照射工件表面,使表面的污物、銹斑或涂層等發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離,從而達(dá)到潔凈化的工藝過程。 激光清洗機(jī)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,使激光清洗能適應(yīng)各種表面污物的清洗,對環(huán)境污染,也可以做到不損傷基體。目前該方法已成為傳統(tǒng)清洗方法的補(bǔ)充和延伸,并因其固有的許多優(yōu)點(diǎn)而展示了廣闊的應(yīng)用前景。具有以下特點(diǎn):
(1)無接觸,基材零損傷。因?yàn)榍逑催^程中沒有直接的物理接觸,所以不會(huì)對工件造成物理損壞。
(2)適用性廣,清洗效果好。激光方向性好,對工件部位可準(zhǔn)確定位,從而進(jìn)行可選擇性作業(yè),不受工件表面形貌限制,適應(yīng)多種清洗對象;可以準(zhǔn)確控制清洗過程,達(dá)到所需的清洗效果。
(3)使用方便靈活,操作簡單。激光清洗手持系列設(shè)備不僅可移動(dòng),攜帶也十分方便,工作頭輕便,可長時(shí)間進(jìn)行操作;自動(dòng)化清洗設(shè)備可裝置于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、機(jī)器人等運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定自動(dòng)化清洗,操作簡單。
(5)綠色環(huán)保,性價(jià)比高。清洗過程中只消耗電能,長期清洗成本低廉。
激光清洗具有無研磨、非接觸、無熱效應(yīng)和適用于各種材質(zhì)的物體等清洗特點(diǎn),被認(rèn)為是可靠、有效的解決辦法。
1、激光清洗原理
激光輻照待清洗物體表面至少可以產(chǎn)生三個(gè)方面的作用:
(1) 熱膨脹效應(yīng)
即利用基底與表面污染物對某一波長激光能量吸收系數(shù)的差別,使基底物質(zhì)與表面污物吸收能量產(chǎn)生熱膨脹,當(dāng)污垢的膨脹力大于污垢對基體的吸附力時(shí),污垢便會(huì)脫離物體的表面;
(2) 分子的光分解或相變
激光可以實(shí)現(xiàn)能量在時(shí)間和空間上的高度集中,聚焦的激光束在焦點(diǎn)附近可產(chǎn)生幾千度甚至幾萬度的高溫,使污垢瞬間蒸發(fā)、氣化或分解;
(3) 激光脈沖的振動(dòng)
利用高頻率的脈沖激光輻照待清洗表面,激光光束可以通過在固體表面產(chǎn)生超聲波,產(chǎn)生力學(xué)共振使污垢層或凝結(jié)物振動(dòng)碎裂。
在歐洲激光清洗系統(tǒng)早已應(yīng)用在航空工業(yè)中。飛機(jī)的表面過一定時(shí)間后要重新噴漆,但是噴漆之前需要將原來的舊漆完全除去。傳統(tǒng)的機(jī)械清除油漆法容易對飛機(jī)的金屬表面造成損傷,給安全飛行帶來隱患。如采用多個(gè)激光清洗系統(tǒng),可在兩天之內(nèi)將一架A320空中客車表面的漆層完全除掉,且不會(huì)損傷到金屬表面。
電子工業(yè)使用激光去除氧化物:電子工業(yè)需要高精度地去污,特別適合采用激光去氧化物。在電路板焊接前,元件針腳必須徹底去氧化物以保證電接觸,在去污過程中還不能損壞針腳。激光清洗可以滿足使用要求,且效率很高,一個(gè)針腳只需照射一次激光。