在激光清洗技術(shù)迅猛發(fā)展的今天,領(lǐng)域內(nèi)也不斷涌現(xiàn)出新的方向和趨勢(shì),其中激光復(fù)合清洗技術(shù)就是其中極具潛力和前景的一個(gè)方向:它能在同樣價(jià)格的基礎(chǔ)上,將清洗效率翻上兩到三倍。
01
什么是復(fù)合激光清洗
眾所周知,在高端清洗市場(chǎng),早先在同等成本支出的情況下激光清洗比傳統(tǒng)清洗方式來(lái)講效率會(huì)更低。如船舶大修的除漆工作,船舷漆的面積非常大,有的用化學(xué)清洗,有的用高壓水清洗,也會(huì)很多船廠提出想用激光清洗,但激光清洗受功率限制,單位時(shí)間內(nèi)對(duì)厚漆層的清洗面積在效率上無(wú)法達(dá)到船廠的要求。
當(dāng)然,技術(shù)上講單純要提升效率,通過(guò)簡(jiǎn)單的疊加功率就可以實(shí)現(xiàn);但這種方式的功率提升后成本也幾十倍甚至上百倍提升,毫無(wú)性?xún)r(jià)比。這意味著高效船舶激光清洗只能停留在理論,而無(wú)法進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用。
目前國(guó)外純脈沖激光器功率可以達(dá)到5000W,但因技術(shù)封鎖并不對(duì)中國(guó)國(guó)內(nèi)進(jìn)口,國(guó)內(nèi)脈沖激光器最大功率只有1000w,2000W純脈沖激光器仍處于調(diào)試階段,使用時(shí)并不穩(wěn)定。
而復(fù)合激光清洗技術(shù),就是能用4000W連續(xù)+500W脈沖的方式實(shí)現(xiàn)1000W純脈沖激光清洗機(jī)才能達(dá)到的效率,用6000W連續(xù)+1000W脈沖的方式實(shí)現(xiàn)2000W脈沖清洗機(jī)才能達(dá)到的效率。
在同樣的價(jià)格基礎(chǔ)上通過(guò)工藝改進(jìn)將清洗效率翻2-3倍。具有提高清洗質(zhì)量、增大清洗效率、穩(wěn)定清洗加工過(guò)程、適用于高反射材料的清洗等優(yōu)點(diǎn),避免了單一清洗的缺點(diǎn)和不足。
鑒于目前國(guó)內(nèi)并無(wú)2000W脈沖激光清洗機(jī),所以6000W連續(xù)+1000W脈沖可以說(shuō)是國(guó)內(nèi)可以投入生產(chǎn)穩(wěn)定使用的最高功率激光清洗設(shè)備。
02
激光復(fù)合清洗原理
激光復(fù)合清洗原理主要通過(guò)半導(dǎo)體連續(xù)激光作為熱傳導(dǎo)輸出,使待清洗附著物吸收能量產(chǎn)生氣化、等離子云,并在金屬材料和附著物之間形成熱膨脹壓力,降低兩者層間結(jié)合力。而當(dāng)脈沖激光輸出高能脈沖激光束時(shí),產(chǎn)生的振動(dòng)沖擊波會(huì)使結(jié)合力不強(qiáng)的附著物直接脫離金屬表面,從而實(shí)現(xiàn)激光快速清洗。該技術(shù)應(yīng)用涵蓋船舶、汽修、橡膠模具、高端機(jī)床、軌道以及環(huán)保等。能夠清除物件表面樹(shù)脂、油漆、油污、污漬、污垢、銹蝕、涂層、鍍層以及氧化層。
激光復(fù)合清洗技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)不單單是兩種激光的疊加,重點(diǎn)體現(xiàn)在能量的利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩種熱源的簡(jiǎn)單相加。在較厚涂層材料激光清洗中,由于單一激光多脈沖能量輸出量大,大功率脈沖激光器成本高,限制了厚涂層材料的激光清洗,而采用脈沖激光-半導(dǎo)體激光復(fù)合清洗可快速、有效的提高清洗質(zhì)量,且基材不容易造成損傷。在鋁合金等高反射材料的激光清洗中,單一激光存在反射率大等問(wèn)題,而采用脈沖激光-半導(dǎo)體激光復(fù)合清洗,由于半導(dǎo)體激光熱導(dǎo)傳輸?shù)淖饔?,增大了金屬表面氧化層能量吸收率,使脈沖激光束能夠更快剝離氧化層,從而更有效的提高清除效率。
03
實(shí)際應(yīng)用案例
輪對(duì)是機(jī)車(chē)車(chē)輛與鋼軌相接觸的部分,由左右兩個(gè)車(chē)輪牢固的壓裝在同一個(gè)車(chē)軸上組成。輪對(duì)的作用是保證機(jī)車(chē)車(chē)輛在鋼軌上的運(yùn)行和轉(zhuǎn)向,承受來(lái)自機(jī)車(chē)車(chē)輛的全部靜、動(dòng)載荷,把它傳遞給鋼軌,并將因線(xiàn)路不平順產(chǎn)生的載荷傳遞給機(jī)車(chē)車(chē)輛各零部件。
對(duì)于高鐵動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō),車(chē)輪和車(chē)軸都是用沒(méi)有添加合金元素的碳素鋼制造的,而這往往會(huì)成為發(fā)生裂紋和脆性斷裂的原因,因此,高鐵在運(yùn)行一段時(shí)間后都需要進(jìn)行檢修。在檢修前,需要將輪軸及輪輻上的涂層徹底剝離下來(lái),涂層為厚度為150-250μm環(huán)氧樹(shù)脂涂層材料。
傳統(tǒng)的方法是采用鋼絲刷進(jìn)行打磨,此方法雖然可剝離涂層,但是效率很低,并且作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度很大,還會(huì)對(duì)輪對(duì)表面造成損傷,以至于對(duì)下一步的探傷造成影響。激光清洗技術(shù)能有效清除輪對(duì)表面漆層,但效率偏低,厚涂層情況下清洗速度慢,局限性很大,而復(fù)合激光清洗技術(shù)可以將每臺(tái)輪對(duì)清洗時(shí)間控制在8分鐘以?xún)?nèi),清洗效率達(dá)到Sa3級(jí)(清洗最高標(biāo)準(zhǔn))并無(wú)傷基材。
04
國(guó)內(nèi)復(fù)合激光清洗設(shè)備生產(chǎn)商
因?yàn)閺?fù)合激光清洗所需的工藝技術(shù)、研發(fā)難度對(duì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)有較高要求的原因,目前國(guó)內(nèi)已知的研發(fā)公司有武漢翔明激光科技有限公司和深圳水滴激光科技有限公司。投入市場(chǎng)能穩(wěn)定運(yùn)作的產(chǎn)品生產(chǎn)商僅有水滴激光一家。
目前水滴激光科技已推出2000+300、4000+500、6000+1000三款復(fù)合激光清洗機(jī),分別對(duì)標(biāo)500W、1000W和2000W純脈沖高功率清洗設(shè)備,做到在同樣價(jià)格段兩到三倍的性?xún)r(jià)比。
水滴激光是國(guó)內(nèi)激光清洗領(lǐng)域科技創(chuàng)新型領(lǐng)軍企業(yè),核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)由英國(guó)利物浦大學(xué)、曼徹斯特大學(xué)及哈工大的多名博士及博士后組成,擁有自主光學(xué)設(shè)計(jì)、激光清洗工藝定制化開(kāi)發(fā)、PLC及PIC硬件控制開(kāi)發(fā)、機(jī)械及自動(dòng)化設(shè)計(jì)研發(fā)等在內(nèi)的20余項(xiàng)激光清洗相關(guān)專(zhuān)利。于2021年獲得激光行業(yè)最高獎(jiǎng)—紅光獎(jiǎng),并研發(fā)出全球最小最輕第五代激光頭。
來(lái)源:水滴激光
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