傳統(tǒng)清洗工業(yè)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(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。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、低熱效應和適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。

圖片來源：網(wǎng)絡

 

在工件表面污染物中，工件表面附著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。

 

 

這些吸附力要比重力大很多（有幾個數(shù)量級），并且與粒子直徑d有關系，吸附力隨著粒子半徑減小呈現(xiàn)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(guī)的清洗技術為什么難以清除直徑很小的物體表面附著物。

 

由于物體表面附著物的成分和結構復雜，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

激光器產(chǎn)生的激光，經(jīng)過光學系統(tǒng)的聚光可以實現(xiàn)能量的高度集中，聚焦后的激光束在焦點附近可產(chǎn)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。

 

2光剝離

通過激光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于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。

 

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，在物體表面產(chǎn)生超聲波，超聲波在沖擊中下層硬表面以后返回，與入射聲波發(fā)生干涉，從而產(chǎn)生高能共振波，使污垢發(fā)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激光束的吸收系數(shù)差別不大，或者表面附著物受熱后會產(chǎn)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(tǒng)一的標準，需要根據(jù)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致相同的，主要包括激光器、移動平臺、實時監(jiān)測系統(tǒng)、半/自動控制操作系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)等部分。

 

 

圖片來源:網(wǎng)絡

 

 

我國激光清洗技術的研究和設備的開發(fā)起步晚，基本上是跟蹤國外的發(fā)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(wěn)定性有待進一步的提高，其中南京帝耐激光聯(lián)合上海光學精密機械研究所研發(fā)出系列激光清洗機，已經(jīng)研發(fā)出五軸激光清洗機，并且商用。應用到一些工業(yè)、科研、軍工等市場，他們申請了一系列專利，其公司系列產(chǎn)品如下：

 

 

 

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(yè)生產(chǎn)中，在許多場合逐步取代傳統(tǒng)清洗方法。

 

國外激光清洗的去污范圍非常廣泛，從厚銹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，所用激光器的波長范圍廣，但激光清洗技術的發(fā)展不平衡，有些已實現(xiàn)工業(yè)化，有的還處于實驗室階段。

 

例如國外在激光模具的清洗方面，已經(jīng)發(fā)展到1000 W激光手動清洗機；

 

電子線路清洗采用248 nm激光，3 W，20 ns，已經(jīng)工業(yè)化；

 

在芯片領域，采用248 nm，5 W納秒紫外清洗，效果非常好；

 

在光掩膜，采用紫外激光，已經(jīng)完全取代傳統(tǒng)化學方法；

 

在激光除銹、激光除污染物方面，已經(jīng)規(guī)?；瘧茫覍嶒炏扔诶碚?。另外在半導體領域、磁頭和絕緣體領域已經(jīng)開始實驗驗證。

 

德國Cleanlaser公司近年來致力于研究可以實現(xiàn)塑膠射出模和橡膠硫化模具線上，線上、高溫清洗垢激光清洗設備，下面根據(jù)其所使用激光器的功率級別，其中Clealaser公司、P-laser公司最為著名，以下介紹幾種典型的激光清洗系統(tǒng)的性能和特點。

 

 

 Cleanlaser產(chǎn)品類型

 

激光清洗技術的前景預測：激光清洗技術的出現(xiàn)，開辟了激光技術在工業(yè)應用的新領域，它在微電子、建筑、核電站、汽車制造，醫(yī)療、文物保護等領域的開發(fā)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(guī)模，在鋼鐵除銹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、建筑等領域的市場仍在開發(fā)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(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，激光清洗技術添入其中后，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益是十分可觀的，利用我國現(xiàn)有的激光技術條件，開發(fā)配套的激光清洗設備，并使其在短時間內實用化、產(chǎn)業(yè)化、是完全可能的，對推動高新技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展本身亦具有重要意義。