激光清洗技术介绍及应用

传统的清洗方法包括机械清洗、化学清洗和超声波清洗。机械清洗采用刮、擦、刷、喷砂等机械手段清除表面污垢；湿法化学清洗采用有机清洗喷淋、淋洗、浸泡或高频振动等措施去除表面附着性超声波清洗方法是将加工后的零件放入清洗剂中，利用超声波产生的振动作用去除污垢。

目前，这三种清洗方式仍占据清洗市场的主导地位，但在环保、高精度的要求下，其应用受到很大限制。机械清洗方法不能满足高清洁度清洗的要求，容易损伤被清洗工件的表面积，而化学清洗方法容易造成环境污染，获得的清洁度也很有限，尤其是污垢成分复杂时，需要反复选择多种清洗剂。

超声波清洗法虽然清洗效果好，但对亚微米级的污垢颗粒却无能为力。清洗槽的大小限制了加工零件的范围和复杂程度，清洗后工件的干燥也是一个大问题。

近年来，随着人们环保意识的增强，给全球清洁行业的发展带来了巨大的挑战。各种有利于环境保护的清洗技术应运而生，激光清洗技术就是其中之一。

激光清洗技术是指利用高能激光束照射工件表面，使工件表面的污垢、锈斑或涂层瞬间蒸发或剥离，有效去除清洗的表面附着物或表面涂层。高速处理物体，从而实现清洁过程。.它是一种基于激光与物质相互作用的新技术。与传统机械清洗法、化学腐蚀清洗、液固强冲击清洗、高频超声波清洗等传统清洗方法相比，具有明显的优势。高效、快速、成本低、对基材的热负荷和机械负荷小、无损清洗；可回收废料，无环境污染物，安全可靠，不损坏操作者健康证明，可去除各种不同厚度、不同涂层的分次清洗过程，易于实现自动化控制，实现长寿命远程遥控清扫等

激光具有高方向性、单色性、高相干性和高亮度等特点。通过镜头的聚焦和调Q，可以将能量集中到一个很小的空间和时间范围内。在激光清洗过程中，主要利用了激光的以下特性：

1、激光可以在时间和空间上实现能量的高度集中，聚焦后的激光束在焦点附近可以产生几千度甚至上万度的高温，使污垢蒸发、汽化或分解即刻。

2、激光束发散角小，方向性好。激光束通过聚光系统可以聚集成不同直径的光斑。在激光能量相同的情况下，控制不同直径的激光束光斑，可以调节激光的能量密度，使污物受热膨胀。当污垢的膨胀力大于污垢对基材的吸附力时，污垢就会从物体表面分离出来。

3、激光束通过在固体表面产生超声波产生机械共振，使污垢破碎脱落。

激光清洗技术是利用上述激光的特性来达到清洗的目的。

• 激光清洗的应用现状

石雕、石雕等高档石材艺术品由于其极其精细和脆弱的表面结构，成为激光清洗技术最早应用的领域。人们发现，利用激光去除石质文物表面的污垢，有其独特的优势。它可以非常精确地控制光束在复杂表面上的移动，从而在不损坏文物的情况下清除污垢。

应用

1、1992年9月，联合国教科文组织下属的世界文化遗产保护组织为纪念该组织成立20周年，实施了著名的英国亚明大教堂的维修工程。雅明大教堂西侧圣母门上精美的大理石雕刻是该项目的关键。在巴黎圣母院为期一年的维修工程中，维修人员用激光去除覆盖大理石雕刻图案的几毫米厚的黑色鳞片层，大理石表面的原色得以体现，精美的雕刻再现光彩。

2. 对英国最重要的石雕收藏之一 Insbrentier 的石雕收藏进行激光清洗后获得了相同的效果。人们用电子显微镜观察激光清洗后的石雕表面，发现激光清洗后的石雕结构没有变化，清洗后的表面光滑平整，无损伤。这与通过微粒喷砂（喷砂）清洁的表面完全不同。微粒射流清洗后对大理石表面结构的破坏在所难免，尤其是存在硫酸盐垢层的大理石表面。电镜观察还发现，激光照射后，地下岩石材料的性质既没有退化也没有改变。

目前，用激光清洗石灰石、大理石等高档石材表面污垢的工作已成为一个新兴的、很有前景的商业项目。除了石材的清洗，激光清洗在玻璃、金属、模具、磁盘和各种微电子产品的清洗中也有很好的效果。在汽车轮胎生产中，轮胎模具的底部和周边花纹每两到三周就需要清洗一次，整个模具每隔几个月就需要彻底清洗一次。传统的方法是用化学液体浸泡或喷砂清洗，不仅成本高、噪音大、污染大，而且影响模具的表面质量。

另外，这种清洗方式无法实现在线清洗，清洗前拆模和清洗后装模耗时较长，影响生产线的正常运行。采用激光技术清洗模具，可实现在线清洗作业。取决于模具表面有机沉积物的数量和胶料的结构，清洗一套模具仅需45-90分钟（包括装卸和清洗模具两侧的零件） .由于模具表面可以反射激光束，因此模具表面不会被激光损坏。激光清洗具有高度的灵活性，用户可以使用该技术来替代使用中的其他方法。目前，国外轮胎生产线已实现轮胎模具在线清洗，并已应用于行业。当需要清洗模具时，在硫化结束的同时打开硫化机，将激光模具清洗系统移动到硫化机上清洗模具，无需等待模具冷却。

激光清洗技术的应用在欧洲已经推广应用了几年，有成熟的产品。目前急需推广一种高效、低成本的轮胎模具清洗方法。一套模具需要每3周左右清洗一次。可见，激光技术清洗的推广应用意义重大。相信在该技术不断完善的基础上，随着设备的量产，激光清洗技术将在模具清洗等清洗行业发挥重要作用，具有良好的发展前景。