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傳統(tǒng)清洗工業(yè)多是采用化學(xué)藥劑或機(jī)械方法。隨著我國環(huán)境保護(hù)法規(guī)日趨嚴(yán)格、環(huán)保安全意識(shí)日益增強(qiáng)，化學(xué)藥品的工業(yè)生產(chǎn)清洗逐現(xiàn)弊端，并將被激光清洗取代。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)為是最可靠、最有效的解決辦法。

激光清洗原理

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。激光和我們身邊的光線（可見光和不可見光）沒有什么不同，只不過激光是利用諧振腔把光聚集在同一個(gè)方向上，并且有較單純的波長，協(xié)調(diào)性等性能更好，因此理論上所有波長的光都可以用來形成激光，但實(shí)際上受限于能夠激發(fā)的介質(zhì)不多，因此能夠產(chǎn)生穩(wěn)定且適合工業(yè)生產(chǎn)的激光光源相當(dāng)有限。被廣泛使用的是Nd:YAG激光、二氧化碳激光和準(zhǔn)分子激光。

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，使其脫離物體表面，進(jìn)而達(dá)到清洗的目的。歸納起來大致包括激光汽化分解、激光剝離、污物粒子熱膨脹、基體表面振動(dòng)和粒子振動(dòng)四個(gè)方面；而且激光清洗常常是多種機(jī)理同時(shí)作用的結(jié)果。

激光清洗原理

根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析認(rèn)為，激光清洗機(jī)理根據(jù)表面附著物和基體熱物理參數(shù)差別大小而有所不同。當(dāng)表面附著物與基體材料的熱物理參數(shù)差別較大時(shí)，激光清洗機(jī)理包括：燒蝕汽化、熱振動(dòng)與熱沖擊機(jī)理和聲波振碎機(jī)理，如激光清洗漆層和橡膠層。當(dāng)表面附著物與基體材料的熱物理參數(shù)差別不大時(shí)，主要是燒蝕汽化機(jī)理在起作用，如激光除銹。

激光清洗輪胎模具

激光清洗的分類

激光清洗的方法一般有四種

1、激光干洗法，即采用脈沖激光直接輻射去污；

2、激光+液膜的方法，即首先沉積一層液膜于基體表面，然后用激光使液膜發(fā)生爆炸去污；

3、激光+惰性氣體的方法，即激光輻射的同時(shí)，用惰性氣體吹向工件表面，當(dāng)污物從表面剝離后，就被氣體遠(yuǎn)遠(yuǎn)吹離表面，避免清潔表面再次污染和氧化；

4、用激光使污物松散后再，用非腐蝕性的化學(xué)方法去污。

目前在工業(yè)生產(chǎn)中主要采用前面三種清洗方法，其中激光干洗法取激光+液膜清洗方法用得多；第四種方法僅見于藝術(shù)品的清洗保護(hù)中。

激光清洗特點(diǎn)

與傳統(tǒng)清洗工藝相比，激光清洗技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

1、它是一種“干式”清洗，不需要清潔液或其他化學(xué)溶液，且清潔度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于化學(xué)清洗工藝；

2、清除污物的范圍和適用的基材范圍十分廣泛；

3、通過調(diào)控激光工藝參數(shù)，可以在不損傷基材表面的基礎(chǔ)上，有效去除污染物，使表面復(fù)舊如新；

4、激光清洗可以方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作；

5、激光去污設(shè)備可以長期使用，運(yùn)行成本低；

6、激光清洗技術(shù)是一種“綠色”清洗工藝，消除的廢料是固體粉末狀，體積小，易于存放，基本上不污染環(huán)境。

激光器的選擇

目前激光器的種類比較多，如CO2激光器、Nd：YAG 激光器和準(zhǔn)分子激光器等，這幾種激光器都可以實(shí)現(xiàn)激光清洗。但一般來說，在高精度的要求高于大體積清除或成本的要求時(shí)，準(zhǔn)分子激光器是較為合適的工具，在其他情況下則以CO2和固體激光器為佳；對于微電子工業(yè)來說，一般選用準(zhǔn)分子激光器，如KrF準(zhǔn)分子，對于模具的清洗則采用CO2或YAG激光器比較好；而對于激光敷層的清除，CO2激光器的效果好，特別是TEA CO2激光器在這一領(lǐng)域極具發(fā)展前途。另外，如果事先知道表面污染物的成分，則可以根據(jù)污染物吸收波長來選擇激光器的種類。

激光清洗應(yīng)用

模具清洗

激光清洗方式在使用上深具彈性，模具的死角或不易清除的部位方便清洗。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，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)激光清洗設(shè)備在輪胎公司生產(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。

武器裝備清洗

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(shí)現(xiàn)清洗的自動(dòng)化。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。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。

飛機(jī)舊漆清除

歐洲激光清洗系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)中。飛機(jī)表面定期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。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。

樓宇外墻清洗

激光清洗系統(tǒng)對建筑物外墻的清洗提供了解決方法，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。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(yàn)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。

電子工業(yè)中的清洗

電子工業(yè)使用激光去除氧化物。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，在去污的同時(shí)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。

精密機(jī)械工業(yè)中的精確去酯清洗

精密機(jī)械工業(yè)常常需對零件上用來潤滑和抗腐蝕的酯類及礦物油加以清除，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。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。

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。

激光清洗在諸多領(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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激光清洗系統(tǒng)在現(xiàn)代清洗工業(yè)中的應(yīng)用