激光清洗技術(shù)的工作原理有哪些
激光清洗技術(shù)的工作原理有哪些
相比于傳統(tǒng)清洗工業(yè)有各種各樣的清洗方式，激光多是利用化學(xué)藥劑和機(jī)械方法進(jìn)行清洗。那你知道激光清洗技術(shù)使用的是什么原理嗎?以下是學(xué)習(xí)啦小編為你整理的激光清洗技術(shù)的原理，希望能幫到你。
激光清洗技術(shù)的原理
脈沖式的Nd:YAG激光清洗的過程依賴于激光器所產(chǎn)生的光脈沖的特性，基于由高強(qiáng)度的光束、短脈沖激光及污染層之間的相互作用所導(dǎo)致的光物理反應(yīng)。其物理原理可概括如下：
a)激光器發(fā)射的光束被需處理表面上的污染層所吸收。
b)大能量的吸收形成急劇膨脹的等離子體(高度電離的不穩(wěn)定氣體)，產(chǎn)生沖擊波。
c)沖擊波使污染物變成碎片并被剔除。
d)光脈沖寬度必須足夠短，以避免使被處理表面遭到破壞的熱積累。
e)實驗表明當(dāng)金屬表面上有氧化物時，等離子體產(chǎn)生于金屬表面。
等離子體只在能量密度高于閾值的情況下產(chǎn)生，這個閾值取決于被去除的污染層或氧化層。這個閾值效應(yīng)對在保證基底材料安全的情況下進(jìn)行有效清潔非常重要。等離子體的出現(xiàn)還存在第二個閾值。如果能量密度超過這一閾值，則基底材料將被破壞。為在保證基底材料安全的前提下進(jìn)行有效的清潔，必須根據(jù)情況調(diào)整激光參數(shù)，使光脈沖的能量密度嚴(yán)格處于兩個閾值之間。
激光清洗實際應(yīng)用
激光清洗不但可以用來清洗有機(jī)的污染物，也可以用來清洗無機(jī)物，包括金屬的銹蝕、金屬微粒、灰塵等。下面介紹一些實際應(yīng)用情況，這些技術(shù)已非常成熟，已被廣泛應(yīng)用。
1、模具的清洗：
每年全世界的輪胎生產(chǎn)企業(yè)制造數(shù)億個輪胎，生產(chǎn)過程中輪胎模具的清洗必須迅速可靠，以節(jié)省停機(jī)的時間。傳統(tǒng)的清洗方法包括噴沙、超聲波或二氧化碳清洗等，但這些方法通常必須在高熱的模具經(jīng)數(shù)小時冷卻后，再移往清洗設(shè)備進(jìn)行清潔，清潔所需的時間長，并容易損害模具的精度，化學(xué)溶劑及噪聲還會產(chǎn)生安全和環(huán)保等問題。利用激光清洗方式，由于激光可利用光纖來傳輸，因此在使用上深具彈性;由于激光清洗方式可用光纖連接而將光導(dǎo)至模具的死角或不易清除的部位進(jìn)行清洗，因此使用方便;由于橡膠并無氣化，因此不會產(chǎn)生有毒害的氣體，影響工作環(huán)境的安全。激光清洗輪胎模具的技術(shù)已經(jīng)大量在歐美的輪胎工業(yè)中被采用，雖然初期投資成本較高，但可在節(jié)省待機(jī)時間、避免模具損壞、工作安全及節(jié)省原材料上所獲得的收益迅速得到回收。根據(jù)Quantel公司的LASERLASTE激光清洗系在上海雙錢載重輪胎公司生產(chǎn)線上進(jìn)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(guī)清洗方法相比，經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。
食品工業(yè)模具上防粘的彈性膜層需要定期更換以保證衛(wèi)生，不用化學(xué)試劑而使用激光清洗也特別適合這種應(yīng)用。
2、武器裝備的清洗：
激光清洗技術(shù)在武器維護(hù)保養(yǎng)上廣泛應(yīng)用。采用激光清洗系統(tǒng)，可以高效、快捷地清除銹蝕、污染物，并可以對清除部位進(jìn)行選擇，實現(xiàn)清洗的自動化。采用激光清洗，不但清潔度高于化學(xué)清洗工藝，而且對于物體表面幾乎無損害。Quantel公司的LASERLASTE通過設(shè)定不同參數(shù)，還可以在金屬物體表面形成一層致密的氧化物保護(hù)膜或金屬熔融層，提高表面強(qiáng)度和耐腐蝕性。激光清除的廢料對環(huán)境基本上不構(gòu)成污染，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離操作，有效減少了對操作人員的健康損害。
3、飛機(jī)舊漆的清除：
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，且不會損傷到金屬表面。
4、樓宇外墻的清洗：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，越來越多的摩天大樓被建立起來，大樓外墻的清潔問題日益凸現(xiàn)，LASERLASTE激光清洗系統(tǒng)通過最長70米的光纖對建筑物外墻的清洗提供了很好的解決方法，它可以對各種石材、金屬、玻璃上的各種污染物進(jìn)行有效清洗，且比常規(guī)清洗效率高很多倍。還可以對建筑物的各種石材上的黑斑、色斑進(jìn)行清除。LASERLASTE激光清洗系統(tǒng)在嵩山少林寺對建筑物、石碑進(jìn)行的清洗試驗表明，采用激光清洗對保護(hù)古建筑恢復(fù)外觀效果非常好。
激光清洗的優(yōu)點(diǎn)
與機(jī)械摩擦清洗、化學(xué)腐蝕清洗、液體固體強(qiáng)力沖擊清洗、高頻超聲清洗等傳統(tǒng)清洗方法相比，激光清洗具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。
1、激光清洗是一種”綠色”的清洗方法，不需使用任何化學(xué)藥劑和清洗液，清洗下來的廢料基本上都是固體粉末，體積小，易于存放，可回收，可以輕易解決化學(xué)清洗帶來的環(huán)境污染問題;
2、傳統(tǒng)的清洗方法往往是接觸式清洗，對清洗物體表面有機(jī)械作用力，損傷物體的表面或者清洗的介質(zhì)附著于被清洗物體的表面，無法去除，產(chǎn)生二次污染，激光清洗的無研磨和非接觸性使這些問題迎刃而解;
3、激光可以通過光纖傳輸，與機(jī)器手和機(jī)器人相配合，方便地實現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，能清洗傳統(tǒng)方法不易達(dá)到的部位，這在一些危險的場所使用可以確保人員的安全;
4、激光清洗能夠清除各種材料表面的各種類型的污染物，達(dá)到常規(guī)清洗無法達(dá)到的清潔度。而且還可以在不損傷材料表面的情況下有選擇性地清洗材料表面的污染物;
5、激光清洗效率高，節(jié)省時間
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