在激光清洗技術迅猛發(fā)展的今天,領域內也不斷涌現(xiàn)出新的方向和趨勢,其中激光復合清洗技術就是其中極具潛力和前景的一個方向:它能在同樣價格的基礎上,將清洗效率翻上兩到三倍。
什么是復合激光清洗
眾所周知,在高端清洗市場,早先在同等成本支出的情況下激光清洗比傳統(tǒng)清洗方式來講效率會更低。如船舶大修的除漆工作,船舷漆的面積非常大,有的用化學清洗,有的用高壓水清洗,也會很多船廠提出想用激光清洗,但激光清洗受功率限制,單位時間內對厚漆層的清洗面積在效率上無法達到船廠的要求。
當然,技術上講單純要提升效率,通過簡單的疊加功率就可以實現(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,毫無性價比。這意味著高效船舶激光清洗只能停留在理論,而無法進入工業(yè)化應用。
目前國外純脈沖激光器功率可以達到5000W,但因技術封鎖并不對中國國內進口,國內脈沖激光器最大功率只有1000w,2000W純脈沖激光器仍處于調試階段,使用時并不穩(wěn)定。
而復合激光清洗技術,就是能用4000W連續(xù)+500W脈沖的方式實現(xiàn)1000W純脈沖激光清洗機才能達到的效率,用6000W連續(xù)+1000W脈沖的方式實現(xiàn)2000W脈沖清洗機才能達到的效率。
在同樣的價格基礎上通過工藝改進將清洗效率翻2-3倍。具有提高清洗質量、增大清洗效率、穩(wěn)定清洗加工過程、適用于高反射材料的清洗等優(yōu)點,避免了單一清洗的缺點和不足。
鑒于目前國內并無2000W脈沖激光清洗機,所以6000W連續(xù)+1000W脈沖可以說是國內可以投入生產(chǎn)穩(wěn)定使用的最高功率激光清洗設備。
激光復合清洗原理
激光復合清洗原理主要通過半導體連續(xù)激光作為熱傳導輸出,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,降低兩者層間結合力。而當脈沖激光輸出高能脈沖激光束時,產(chǎn)生的振動沖擊波會使結合力不強的附著物直接脫離金屬表面,從而實現(xiàn)激光快速清洗。該技術應用涵蓋船舶、汽修、橡膠模具、高端機床、軌道以及環(huán)保等。能夠清除物件表面樹脂、油漆、油污、污漬、污垢、銹蝕、涂層、鍍層以及氧化層。
激光復合清洗技術的優(yōu)點不單單是兩種激光的疊加,重點體現(xiàn)在能量的利用率遠遠大于兩種熱源的簡單相加。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-半導體激光復合清洗可快速、有效的提高清洗質量,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題,而采用脈沖激光-半導體激光復合清洗,由于半導體激光熱導傳輸?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。
實際應用案例
輪對是機車車輛與鋼軌相接觸的部分,由左右兩個車輪牢固的壓裝在同一個車軸上組成。輪對的作用是保證機車車輛在鋼軌上的運行和轉向,承受來自機車車輛的全部靜、動載荷,把它傳遞給鋼軌,并將因線路不平順產(chǎn)生的載荷傳遞給機車車輛各零部件。
對于高鐵動車來說,車輪和車軸都是用沒有添加合金元素的碳素鋼制造的,而這往往會成為發(fā)生裂紋和脆性斷裂的原因,因此,高鐵在運行一段時間后都需要進行檢修。在檢修前,需要將輪軸及輪輻上的涂層徹底剝離下來,涂層為厚度為150-250μm環(huán)氧樹脂涂層材料。
傳統(tǒng)的方法是采用鋼絲刷進行打磨,此方法雖然可剝離涂層,但是效率很低,并且作業(yè)人員勞動強度很大,還會對輪對表面造成損傷,以至于對下一步的探傷造成影響。激光清洗技術能有效清除輪對表面漆層,但效率偏低,厚涂層情況下清洗速度慢,局限性很大,而復合激光清洗技術可以將每臺輪對清洗時間控制在8分鐘以內,清洗效率達到Sa3級(清洗最高標準)并無傷基材。
國內復合激光清洗設備種類
因為復合激光清洗所需的工藝技術、研發(fā)難度對研發(fā)團隊有較高要求的原因,目前國內已知的復合激光清洗技術有2000+3000、4000+500、6000+1000三款復合激光清洗機,分別對標500W、1000W和2000W純脈沖高功率清洗設備,能做到在同樣價格段兩到三倍的性價比。
主要生產(chǎn)廠家有武漢翔明、深圳水滴等,穩(wěn)定投入市場的有水滴激光一家。
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