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 盡管激光在切割、鉆孔和焊接領(lǐng)域的應(yīng)用眾所周知，但其在工業(yè)清潔領(lǐng)域的應(yīng)用則相對較新，并且有著未經(jīng)探索的廣泛空間。

 

激光清洗應(yīng)用，主要源于市場上需要一種無毒的非磨損性清潔方法，這種方法可以作為之前使用的化學(xué)清洗、手工清洗和磨料噴射清洗方法的替代方案。

 

激光清潔的優(yōu)勢

傳統(tǒng)清洗方法存在的主要問題包括：對環(huán)境的負(fù)面影響和對基體的磨損。噴砂系統(tǒng)產(chǎn)生大量的廢物，并且會損壞基體的精細(xì)表面；而使用化學(xué)溶劑清洗，會產(chǎn)生具有潛在危險的蒸汽和液體廢物。

 

傳統(tǒng)清洗方式的不足，促使了激光技術(shù)在表面清潔領(lǐng)域的應(yīng)用。由于激光清洗具有諸多優(yōu)點，現(xiàn)在已成為去除材料表面不想要物質(zhì)的最有效方法。

 

目前，脈沖激光清洗和去涂層系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，從通過燒蝕去除輪胎模具和雕刻表面的硫化殘留物，到從導(dǎo)線上剝離絕緣層，以及從精細(xì)表面去除涂層。

 

在表面清潔應(yīng)用中使用激光的主要優(yōu)勢包括：

 

• 自動化清潔方法

• 減少廢棄物數(shù)量

• 提高安全性

• 不需要化學(xué)藥品或噴砂

• 非磨損和非接觸清潔過程

 

激光清洗應(yīng)用

 

1鋼材制造中的表面拋光和除銹

 

激光清洗也是一種從金屬材料表面去除鐵銹和氧化層的有效和高效的方法。鐵銹和氧化層是由于自然或人工過程，在金屬表面形成的污染物。當(dāng)金屬暴露在濕氣中時，它們與水反應(yīng)形成氧化亞鐵，從而生銹。這種鐵銹會降低金屬的質(zhì)量，使其不適合在多種應(yīng)用中使用。

 

 

另一方面，由于熱處理過程，金屬表面會形成氧化層，氧化層會使金屬表面變色，從而妨礙后續(xù)的精加工操作。

 

去除這些不想要的表面沉積物，需要進(jìn)行除垢處理，以便為預(yù)精加工和精加工（如電鍍）提供光滑的表面。

 

傳統(tǒng)的除銹和除垢方法有物理方法，如噴砂、拋光、刮削裝置、額外吹掃和鋼絲刷等；也有化學(xué)方法，如使用堿性或酸性化學(xué)制品來去除氧化層。然而，這些方法不但會造成環(huán)境污染，也會對基底金屬造成損傷。

 

為了避免這些缺點，激光清洗已成為除銹和除垢操作的首選方法。通過在生銹層上照射具有高峰值功率和高重復(fù)頻率的激光束，來去除鐵銹層/氧化層。

 

激光必須以短脈沖發(fā)射，以避免對基底金屬造成損壞。鐵銹迅速吸收激光束的能量，導(dǎo)致溫度升高。一旦溫度足夠高，鐵銹就會融化并最終蒸發(fā)。

 

脈沖光纖激光器是首選，因為它能對功率、波長和脈沖持續(xù)時間提供更大的控制，從而允許鐵銹層/氧化層蒸發(fā)，但卻不會對基底材料造成任何損傷。

 

激光清洗工藝也可用于表面清潔。在對鋼鐵零件施加防腐蝕的保護(hù)涂層之前，必須對零件的表面進(jìn)行清潔，使其表面上不存在任何污染物。

 

表面清潔/準(zhǔn)備需要清除掉鋼鐵零件表面的所有污染物，以便為涂敷保護(hù)層做準(zhǔn)備。這些污染物包括油、油脂、氧化層、水合物、車間底漆等。

 

由于光纖激光清洗采用非摩擦、非接觸的方法，而不涉及溶劑、化學(xué)品或研磨介質(zhì)，因此非常適合于表面清潔準(zhǔn)備和除銹/除垢。清洗過程可以小規(guī)?；虼笠?guī)模進(jìn)行，并且清洗過程可以實現(xiàn)自動化。激光清洗是一種環(huán)保、經(jīng)濟(jì)有效的除銹方法，能為零件表面涂敷保護(hù)涂層做好準(zhǔn)備。

 

2清洗陽極組件

 

鋁冶煉行業(yè)在初級鋁生產(chǎn)中，使用碳塊作為“犧牲”陽極。陽極的質(zhì)量對鋁生產(chǎn)的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)方面都有影響。一小部分電池功率用于克服預(yù)焙陽極的電阻。

 

 

污垢和其他污染物的存在，會增加陽極的電阻，從而導(dǎo)致更多的電池功耗。污染物的存在還通過提高陽極在熔煉過程中的消耗率，來縮短其壽命。從效率的角度來看，在用于鋁冶煉操作之前，有必要清潔和清除陽極組件表面上的所有污染物。

 

此外，陽極組件是有價值的工具，可以重復(fù)使用，但必須在特定條件下對其主要部件進(jìn)行徹底和仔細(xì)的處理。激光清洗可以滿足陽極組件可重復(fù)使用的特定條件。

 

3激光清洗可用于

 

◎ 清除碳底殘渣

◎ 清潔陰極棒

◎ 清除套管和短桿上的污染物

 

4為金屬粘合做準(zhǔn)備

 

為了提高工藝穩(wěn)定性、表面粘附力和更好的焊接質(zhì)量，在應(yīng)用焊接和其他連接技術(shù)之前，必須準(zhǔn)備好待連接的金屬材料的表面。

 

如果不對金屬材料的表面進(jìn)行必要的清潔處理，接合點和接縫就容易退化、加劇磨損甚至出現(xiàn)災(zāi)難性故障。激光清洗可用于在表面接合前對其進(jìn)行處理，從而獲得優(yōu)異的粘合強(qiáng)度，提高耐腐蝕性和耐久性。

 

激光清洗適用于粘合準(zhǔn)備，因為它可以去除能夠降低粘合強(qiáng)度的氧化物和其他污染物，如油脂和氧化物。激光清洗尤其適用于涉及曲面的應(yīng)用，或是清洗擁有高度復(fù)雜的三維幾何形狀的零件。

 

激光清洗的一個主要好處是能夠微調(diào)其功率和波長，以便對用于微觀結(jié)構(gòu)的金屬（如鎂和鋁）進(jìn)行精確修正。它還賦予材料很高的耐腐蝕性，確保穩(wěn)定、持久的粘合。

 

近年來，在結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用中越來越多地使用粘合方式，而不是鉚接和焊接等傳統(tǒng)的連接技術(shù)。這是因為與傳統(tǒng)技術(shù)相比，粘合方式具有諸多優(yōu)點。

 

這些優(yōu)點包括均勻的應(yīng)力分布、腐蝕減少、結(jié)構(gòu)減輕、振動衰減和隔音等。但是，只有在待粘合表面做好仔細(xì)清潔的情況下，才能實現(xiàn)這些好處。

 

激光清洗是此類應(yīng)用的理想選擇，因為它能小心地去除運輸過程中產(chǎn)生的油污、鐵銹、保護(hù)涂層和其他污染物，并且不會對基底材料造成損害。

 

5為釬焊和焊接做預(yù)處理

 

激光清洗在焊接和釬焊的預(yù)處理應(yīng)用中，也被證明是有效的。在造船、精密工具制造、汽車和其他相關(guān)行業(yè)中，鋁材和鋼材進(jìn)行焊接之前，必須先對其表面進(jìn)行處理。

 

激光焊接準(zhǔn)備是激光清洗的眾多應(yīng)用之一，有助于去除金屬和鋁表面的黑色和有色金屬、潤滑劑和其他污染物，為高質(zhì)量焊接做準(zhǔn)備。它還確保了平滑和無孔的釬焊焊縫。

 

當(dāng)用于焊接和釬焊的預(yù)處理時，激光清洗執(zhí)行以下操作：

 

◎ 徹底清除車間底漆、水合物和氧化層

◎ 去除油脂、油污

 

除了焊接和釬焊準(zhǔn)備外，激光還可用于清除焊接殘余物，如殘留的焊劑和氧化物材料，以及完成的焊接接頭上的熱污點。

 

在焊接和釬焊預(yù)處理中使用激光清洗的好處包括：

 

◎ 波長和功率可調(diào)，用于在各種材料厚度范圍內(nèi)精確處理接合面

◎ 對基底材料（即鋼板的鍍鋅層）無損傷

 

 

6局部去除涂層

 

激光清洗在需要部分去除表面上的油漆或涂層的應(yīng)用中，特別有效。它幾乎可以用于所有的表面類型，無論是化學(xué)陽極氧化層、氧化層或有機(jī)涂層。激光清洗可在汽車和航空航天工業(yè)中，去除涂層和油漆，同時保持基底材料的完整性。

 

在去除涂層的應(yīng)用中，光纖激光器是首選。它們通過精確地去除指定區(qū)域的涂層，克服了過去在局部去除涂層應(yīng)用中所面臨的一些固有挑戰(zhàn)。

 

激光可用于：

 

◎ 功能和設(shè)計表面的精確處理

◎ 為航空航天工業(yè)創(chuàng)造法拉第籠和連續(xù)性觸點

◎ 為電磁兼容性局部去除油漆

◎ 為電線連接提供接合點

◎ 電子和汽車行業(yè)中的帶狀涂層

 

在噴漆結(jié)構(gòu)/零件上的關(guān)鍵焊縫必須去除涂層、以便于檢查的情況下，激光清洗非常有效。激光可以去除涂層，而無需手動或電動工具、研磨劑或化學(xué)物質(zhì)，這些物質(zhì)都會隱藏問題區(qū)域，并對表面造成進(jìn)一步的損壞。

 

7選擇性除漆

 

選擇性除漆是激光清洗的眾多應(yīng)用之一。在汽車和航天工業(yè)中，有時需要在保護(hù)底漆的同時去除最上層的油漆。通常情況下，車輛上的頂部風(fēng)化涂層需要在涂抹新油漆前徹底清除。

 

 

由于最上層油漆的物理和化學(xué)性質(zhì)與底漆不同，因此激光的功率和頻率可以設(shè)置為僅去除最上層的油漆。

 

由于激光對底漆沒有機(jī)械、化學(xué)或熱影響，因此底漆仍然保持完好。這就確保了底漆的耐腐蝕能力。當(dāng)零件之間需要裸露出金屬、實現(xiàn)金屬與金屬之間的電氣接觸時，最好采用激光清洗工藝，因為它既能節(jié)省時間和材料，又能提高成品的表面質(zhì)量。

 

結(jié)論

使用激光進(jìn)行拋光、表面清潔和去除涂層的應(yīng)用，正在迅速拓展。根據(jù)應(yīng)用的不同，激光的脈沖頻率、能量和波長必須精確選擇，以清潔、拋光和燒蝕目標(biāo)材料。同時，必須要防止對基底材料造成任何形式的損害。

 

目前，激光清洗技術(shù)主要用于清洗小型零件。當(dāng)然，這項技術(shù)也極有可能適用于清潔大面積表面和大型設(shè)備/結(jié)構(gòu)。隨著該領(lǐng)域目前取得的進(jìn)展，這些愿景有望在不久的將來成為現(xiàn)實。