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激光清洗技術的國内發展現狀

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    激光清洗技術的國内發展現狀

    浏覽次數:441 發布時間:2018-11-25

    傳統清洗工業設備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。在我國環境保護法規要求越來越嚴格、人們環保和安全意識日益增強的今天,工業生産清洗中可以使用的化學藥品種類将變得越來越少。如何尋找更清潔,且不具損傷性的清洗方式是我們不得不考慮的問題。而激光清洗具有無研磨、非接觸、低熱效應和适用于各種材質的物體等清洗特點,被認為是最可靠、最有效的解決辦法。


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    在工件表面污染物中,工件表面附着物與表面之間的結合主要是由于存在以下各種力:共價鍵、雙偶極子、毛細作用、氫鍵、吸附力和靜電力等。其中毛細力、吸附力和靜電力是最難破壞的,激光清洗技術就是要克服這幾種力。


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    這些吸附力要比重力大很多(有幾個數量級),并且與粒子直徑d有關系,吸附力随着粒子半徑減小呈現很慢的線性衰減趨勢,而粒子質量m與直徑的三次方成正比,由牛頓定律可知F=ma,當粒子尺寸變小時,吸附力所提供的加速度迅速增大。所以,尺寸越小的粒子,清除起來所需的加速度就越大,這就是常規的清洗技術為什麼難以清除直徑很小的物體表面附着物。


    由于物體表面附着物的成分和結構複雜,激光與之作用的機理也各不相同,用于對此作解釋最常用的理論模型有以下幾種:



    1、光氣化/光分解



    激光器産生的激光,經過光學系統的聚光可以實現能量的高度集中,聚焦後的激光束在焦點附近可産生幾千度甚至幾萬度的高溫,使物體表面附着物瞬間氣化或分解。



    2、光剝離



    通過激光的作用使物體表面附着物受熱膨脹,當物體表面附着物的膨脹力大于其與基體之間的吸附力時,物體表面附着物便會從物體的表面脫離。



    3、光振動



    利用較高頻率和功率的脈沖激光沖擊物體的表面,在物體表面産生超聲波,超聲波在沖擊中下層硬表面以後返回,與入射聲波發生幹涉,從而産生高能共振波,使污垢發生微小爆裂、粉碎、脫離基體物質表面,當物體與表面附着物對激光束的吸收系數差别不大,或者表面附着物受熱後會産生有毒物質等情況時,可以選用這種清洗手段。


    目前,激光清洗設備的結構并沒有統一的标準,需要根據實際的清洗方法、基材和污物的種類、清洗要求的效果等因素來決定,但是,它們在一些基本的結構上還是大緻相同的,主要包括激光器、移動平台、實時監測系統、半/自動控制操作系統及其他輔助系統等部分。


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    激光清洗技術的國内發展現狀



    我國激光清洗技術的研究和設備的開發起步晚,基本上是跟蹤國外的發展,雖然在較短時間内取得了一些成果,但是與國外相比存在明顯的差距,因此,國内較為成熟的激光清洗設備并不多,大部分還處于實驗室研究階段,其清洗效率和穩定性有待進一步的提高。


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    激光清洗技術的國外發展現狀



    激光清洗技術研究起步于20世紀80年代中期,但直到20世紀90年代初期才真正步入工業生産中,在許多場合逐步取代傳統清洗方法。


    國外激光清洗的去污範圍非常廣泛,從厚鏽層到激光表面微細顆粒都可以去除,在去污中涉及激光清洗實驗所使用的設備種類也比較多,所用激光器的波長範圍廣,但激光清洗技術的發展不平衡,有些已實現工業化,有的還處于實驗室階段。



    激光清洗技術的前景預測



    激光清洗技術的出現,開辟了激光技術在工業應用的新領域,它在微電子、建築、核電站、汽車制造,醫療、文物保護等領域的開發方興未艾,應用市場前景廣闊,我國在大型件激光加工技術領域的應用已初具規模,在鋼鐵除鏽和模具去污方面的應用還是空白,而激光清洗技術在汽車制造、建築等領域的市場仍在開發之中。

    目前雖然還難以詳細估計激光清洗技術的應用市場份額,但上述領域不少屬于國民經濟的支柱産業,激光清洗技術添入其中後,産生的經濟效益和社會效益是十分可觀的,利用我國現有的激光技術條件,開發配套的激光清洗設備,并使其在短時間内實用化、産業化、是完全可能的,對推動高新技術産業的發展本身亦具有重要意義。


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