鐳射清洗技術的國內發展現狀

瀏覽次數:5094 釋出時間:2018-11-25

傳統清洗工業裝置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·•₪✘•，工業生產清洗中可以使用的化學藥品種類將變得越來越少✘·。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✘·。而鐳射清洗具有無研磨☁↟₪₪、非接觸☁↟₪₪、低熱效應和適用於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✘·。

在工件表面汙染物中·•₪✘•，工件表面附著物與表面之間的結合主要是由於存在以下各種力╃••╃╃：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·•₪✘•，鐳射清洗技術就是要克服這幾種力✘·。

這些吸附力要比重力大很多（有幾個數量級）·•₪✘•，並且與粒子直徑d有關係·•₪✘•，吸附力隨著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著物✘·。

由於物體表面附著物的成分和結構複雜·•₪✘•，鐳射與之作用的機理也各不相同·•₪✘•，用於對此作解釋最常用的理論模型有以下幾種╃••╃╃：

鐳射器產生的鐳射·•₪✘•，經過光學系統的聚光可以實現能量的高度集中·•₪✘•，聚焦後的鐳射束在焦點附近可產生幾千度甚至幾萬度的高溫·•₪✘•，使物體表面附著物瞬間氣化或分解✘·。

透過鐳射的作用使物體表面附著物受熱膨脹·•₪✘•，當物體表面附著物的膨脹力大於其與基體之間的吸附力時·•₪✘•，物體表面附著物便會從物體的表面脫離✘·。

利用較高頻率和功率的脈衝鐳射衝擊物體的表面·•₪✘•，在物體表面產生超聲波·•₪✘•，超聲波在衝擊中下層硬表面以後返回·•₪✘•，與入射聲波發生干涉·•₪✘•，從而產生高能共振波·•₪✘•，使汙垢發生微小爆裂☁↟₪₪、粉碎☁↟₪₪、脫離基體物質表面·•₪✘•，當物體與表面附著物對鐳射束的吸收係數差別不大·•₪✘•，或者表面附著物受熱後會產生有毒物質等情況時·•₪✘•，可以選用這種清洗手段✘·。

目前·•₪✘•，鐳射清洗裝置的結構並沒有統一的標準·•₪✘•，需要根據實際的清洗方法☁↟₪₪、基材和汙物的種類☁↟₪₪、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致相同的·•₪✘•，主要包括鐳射器☁↟₪₪、移動平臺☁↟₪₪、實時監測系統☁↟₪₪、半/自動控制作業系統及其他輔助系統等部分✘·。

我國鐳射清洗技術的研究和裝置的開發起步晚·•₪✘•，基本上是跟蹤國外的發展·•₪✘•，雖然在較短時間內取得了一些成果·•₪✘•，但是與國外相比存在明顯的差距·•₪✘•，因此·•₪✘•，國內較為成熟的鐳射清洗裝置並不多·•₪✘•，大部分還處於實驗室研究階段·•₪✘•，其清洗效率和穩定性有待進一步的提高✘·。

鐳射清洗技術研究起步於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產中·•₪✘•，在許多場合逐步取代傳統清洗方法✘·。

國外鐳射清洗的去汙範圍非常廣泛·•₪✘•，從厚鏽層到激光表面微細顆粒都可以去除·•₪✘•，在去汙中涉及鐳射清洗實驗所使用的裝置種類也比較多·•₪✘•，所用鐳射器的波長範圍廣·•₪✘•，但鐳射清洗技術的發展不平衡·•₪✘•，有些已實現工業化·•₪✘•，有的還處於實驗室階段✘·。

鐳射清洗技術的出現·•₪✘•，開闢了鐳射技術在工業應用的新領域·•₪✘•，它在微電子☁↟₪₪、建築☁↟₪₪、核電站☁↟₪₪、汽車製造·•₪✘•，醫療☁↟₪₪、文物保護等領域的開發方興未艾·•₪✘•，應用市場前景廣闊·•₪✘•，我國在大型件鐳射加工技術領域的應用已初具規模·•₪✘•，在鋼鐵除鏽和模具去汙方面的應用還是空白·•₪✘•，而鐳射清洗技術在汽車製造☁↟₪₪、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鐳射清洗技術的應用市場份額·•₪✘•，但上述領域不少屬於國民經濟的支柱產業·•₪✘•，鐳射清洗技術添入其中後·•₪✘•，產生的經濟效益和社會效益是十分可觀的·•₪✘•，利用我國現有的鐳射技術條件·•₪✘•，開發配套的鐳射清洗裝置·•₪✘•，並使其在短時間內實用化☁↟₪₪、產業化☁↟₪₪、是完全可能的·•₪✘•，對推動高新技術產業的發展本身亦具有重要意義✘·。