激光清洗技術(shù)的原理有哪些須知
相信很多人對(duì)于激光技術(shù)都是很熟悉的，因?yàn)槭褂眉す馇逑茨軌蚝芸斓膶⒓y以清洗的物品清洗干凈，那么你知道有哪些激光清洗的原理嗎?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(shí)驗(yàn)表明當(dāng)金屬表面上有氧化物時(shí)，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(gè)閾值取決于被去除的污染層或氧化層。這個(gè)閾值效應(yīng)對(duì)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(gè)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(gè)閾值之間。
激光清洗主要方法
?、偌す飧上捶?，即采用脈沖激光直接輻射去污;
②激光+液膜方法，即首先沉積一層液膜于基體表面，然后用激光輻射去污;
?、奂す?惰性氣體的方法，即在激光輻射的同時(shí)，用惰性氣體吹向基體表面，當(dāng)污物從表面剝離后會(huì)立即被氣體吹離表面，以避免表面再次污染和氧化;
?、苓\(yùn)用激光使污垢松散后，再用非腐蝕性化學(xué)方法清洗。
最常用的是前3種方法。第4種方法僅見于石質(zhì)文物的清洗中。
國際上，激光清洗技術(shù)對(duì)石質(zhì)材料的應(yīng)用已有十幾年的歷史。在我國，石質(zhì)材料的激光清洗起步較晚。由于激光設(shè)備的投資還較為昂貴，普遍化應(yīng)用還有一定難度。但是激光清洗技術(shù)具有傳統(tǒng)清洗方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，隨著技術(shù)的不斷完善和設(shè)備的批量化生產(chǎn)，激光清洗技術(shù)必將在石質(zhì)材料的清洗業(yè)中發(fā)揮重要的作用。
激光清洗實(shí)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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)冷卻后，再移往清洗設(shè)備進(jìn)行清潔，清潔所需的時(shí)間長(zhǎng)，并容易損害模具的精度，化學(xué)溶劑及噪聲還會(huì)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(huì)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(shí)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(yàn)表明，僅需2個(gè)小時(shí)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(duì)清除部位進(jìn)行選擇，實(shí)現(xiàn)清洗的自動(dòng)化。采用激光清洗，不但清潔度高于化學(xué)清洗工藝，而且對(duì)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(duì)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(duì)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(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(duì)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。
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(zhǎng)70米的光纖對(duì)建筑物外墻的清洗提供了很好的解決方法，它可以對(duì)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(duì)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(duì)建筑物、石碑進(jìn)行的清洗試驗(yàn)表明，采用激光清洗對(duì)保護(hù)古建筑恢復(fù)外觀效果非常好。
5、電子工業(yè)中的清洗
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最佳的電接觸，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。
6、精密機(jī)械工業(yè)中的精確去酯清洗：
精密機(jī)械工業(yè)常常需對(duì)零件上用來潤(rùn)滑和抗腐蝕的酯類及礦物油加以清除，通常是用化學(xué)方法，而化學(xué)清洗往往仍有殘留物。激光去酯可以將酯類及礦物油完全去除，不損傷零件表面。其污染物去除是由沖擊波完成，零件表面氧化物薄層爆炸性氣化形成了沖擊波，導(dǎo)致污物去除，而非機(jī)械互作用。材料徹底去酯用于航天工業(yè)機(jī)械零件的清理。機(jī)械零件加工中的油酯去除同樣可采用激光清洗。
7、核電站反應(yīng)堆內(nèi)管道清洗：
激光清洗系統(tǒng)還應(yīng)用于核電站反應(yīng)堆內(nèi)管道的清洗。它采用光導(dǎo)纖維，將高功率激光束引入反應(yīng)堆內(nèi)部，直接清除放射性粉塵，清洗下來的物質(zhì)清理方便。而且由于是遠(yuǎn)距離操作，可以確保工作人員的安全。
綜上所述，激光清洗在很多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，并且在汽車制造、半導(dǎo)體晶圓片清洗、精密零件加工制造、軍事裝備清洗、建筑物外墻清洗、文物保護(hù)、電路板清洗、精密零件加工制造、液晶顯示器清洗、口香糖殘跡去除等領(lǐng)域均可發(fā)揮重要作用。
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