激光清洗工作原理与应用

激光为什么能够用来清洗？为什么对被清洗物体不会造成损害呢？

首先了解一下激光的本质。简单来说，激光和在我们身边的如影随形般的光线（可见光和不可见光）没有什么不同，只不过激光是利用谐振腔把光聚集在同一个方向上，并且有较单纯的波长，协调性等性能更好，因此理论上所有波长的光都可以用来形成激光，但实际上受限于能够激发的介质不多，因此能够产生稳定且适合工业生产的激光光源相当有限。被广泛使用的大概也就是Nd:YAG激光、二氧化碳激光和准分子激光。由于Nd：YAG激光可以通过光纤传输更适合工业应用，因此在激光清洗中也多被采用。

激光器产生的激光经可弯曲的光纤传输到聚焦透镜,聚焦后从喷嘴内孔抵达清洗工件表面. 通常使用吹气喷嘴,借助于与激光同轴的小孔喷嘴将具有一定压力的气体吹到清洗区. 气体由辅助气源供给. 吹气的主要作用是吹去气化物,并防止镜头被飞溅物和烟尘污染. 同时,还可带走氧化所放出的热量或防止表面氧化,起到净化表面,强化激光与材料的热作用.

激光清洗可以做到:

1) 气化垢物清洁表面

根据不同垢物,选择不同的激光辐射功率密度.一般可按打孔、切割、焊接和表面改性的顺序递减.激光清洗与表面改性应为一个档次. 由于激光清洗属于热加工范畴,因此,在停止激光照射后,材料的表面部位需要经过冷却过程.

2) 清洗改性一举两得

在激光清洗过程中,激光的热作用可使金属表面相变硬化或进行退火与淬火,从而改善材料的表面性质提高金属的硬度或抗腐蚀能力. 就激光切割而言,目前能达到的经济表面粗糙度Ra 为1215～25μm. 随着激光加工工艺的发展,可使表面粗糙度达到Ra 312～613μm.激光表面改性工艺为应用激光束照射材料表面,对其表面进行热处理,涂覆或渗入新的材料元素,可使表面硬度、耐磨性、耐蚀性和耐温等性能得到改造. 并且不影响材料内部原有的韧性. 激光清洗时,可根据材料表面性能改造的要求,确定激光表面

改性的加工内容.

激光清洗应用分析

激光清洗具有以下特点:

1) 激光是一种高能束,加工能力强,工作效率高,适用范围广.

2) 激光不存在刀具磨损问题,无后坐力,对辅助机构的刚度和强度要求低,对曲面加工易于实现自动化控制.

3) 激光清洗环保性能好,气化物易于收集处理,能够进一步改善劳动条件.

4) 大功率激光器与可弯曲光纤等关键性激光加工装置已商品化,开发应用激光清洗新工艺的理论与物质条件已完全具备.

5) 激光能在狭窄空间进行清洗作业,并能清除放射性污染物.

由此可见,激光清洗具有广泛的应用范围和良好的推广前景.据报道,俄罗斯研究开发了激光除锈新技术. 用直径12 mm 的激光束在金属表面扫描,所到之处锈斑和氧化物很快蒸发掉,甚至连角落里的锈都能清除干净. 激光可以不熔化金属表层,又能让氧化物和锈蒸发掉.

激光清洗还能改变金属微米厚表层的结构,如同覆盖了保护层,有利于防止锈斑生成. 因此,对腐蚀性不强的环境,金属构件甚至可以不再涂防锈漆.即便是露天放置的金属物体,用激光清洗后可以减少刷漆次数. 特别适宜于大型钢体桥梁、体育场、电视塔以及电线铁架等的清洗除锈.激光清洗可以处理古迹和青铜雕塑上的氧化物. 也能清除掉物体上遭受的放射性污染物. 将激光装置安放在卡车上用于清洗大型的不易挪动的物件更为方便.