激光清洗原理

激光清洗原理

　　激光清洗傳統(tǒng)清洗工業(yè)有各種各樣的清洗方式，多是利用化學藥劑和機械方法進行清洗。在我國環(huán)境保護法規(guī)要求越來越嚴格、人們環(huán)保和安全意識日益增強的今天，工業(yè)生產(chǎn)清洗中可以使用的化學藥品種類將變得越來越少。下面我們就來看看激光清洗原理。

　　激光清洗原理

　　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，基于由高強度的光束、短脈沖激光及污染層之間的相互作用所導致的光物理反應。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。這個閾值效應對在保證基底材料安全的情況下進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格處于兩個閾值之間。

　　每個激光脈沖去除一定厚度的污染層。如果污染層比較厚，則需要多個脈沖進行清洗。將表面清洗干凈所需要的脈沖數(shù)量取決于表面污染程度。由兩個閾值產(chǎn)生的一個重要結(jié)果是清洗的自控性。能量密度高于第一閾值的光脈沖將一直剔除污染物，直到達到基底材料為止。然而，因為其能量密度低于基底材料的破壞閾值，所以基底不會受到破壞。

　　激光清洗實際應用

　　激光清洗不但可以用來清洗有機的污染物，也可以用來清洗無機物，包括金屬的銹蝕、金屬微粒、灰塵等。下面介紹一些實際應用情況，這些技術(shù)已非常成熟，已被廣泛應用。

　　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)備進行清潔，清潔所需的時間長，并容易損害模具的精度，化學溶劑及噪聲還會產(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至模具的死角或不易清除的部位進行清洗，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，不用化學試劑而使用激光清洗也特別適合這種應用。

　　2武器裝備的清洗：

　　激光清洗技術(shù)在武器維護保養(yǎng)上廣泛應用。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膜或金屬熔融層，提高表面強度和耐腐蝕性。激光清除的廢料對環(huán)境基本上不構(gòu)成污染，還可以進行遠距離操作，有效減少了對操作人員的健康損害。