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激光清洗對我國環保工作的影響

激光制造網 來源：激光制造網2020-05-13 我要評論(0 )   

作為世界公認的制造大國，中國在工業化道路上大步前進、取得巨大成就的同時，也導致了嚴重的環境惡化和工業污染。近年來，我國環境保護法規要求越來越嚴格，導致一些企...

作為世界公認的制造大國，中國在工業化道路上大步前進、取得巨大成就的同時，也導致了嚴重的環境惡化和工業污染。近年來，我國環境保護法規要求越來越嚴格，導致一些企業被關停整改。一刀切的環保風暴對經濟帶來一些影響，改變傳統的污染生產模式才是關鍵。隨著技術的進步，人們逐漸探索出各種有利于環境保護的技術，激光清洗技術就是其中之一。激光清洗技術是近十年來新興應用的一種工件表面清洗技術，它以自身的優勢和不可替代性在許多領域中正逐步取代傳統清洗工藝。



傳統的清洗方法包括機械清洗法、化學清洗法和超聲波清洗法，機械清洗法即采用刮、擦、刷、噴砂等機械手段去除表面污物；濕法化學清洗法是利用有機清洗劑，通過噴、淋、浸泡或高頻振動等措施去除表面附著物；超聲波清洗法是將被處理零件放入清洗劑中，利用超聲波產生的振動效應除去污垢。目前這三種清洗方法在我國清洗市場中仍占主導地位，但均會不同程度產生污染物，在環境保護和高精度要求下其應用受到很大的限制。


激光清洗技術是指利用高能高頻激光束照射工件表面，使表面的污物、銹斑或涂層發生瞬間蒸發或剝離，高速有效地清除清潔對象表面附著物或表面涂層，從而達到潔凈的激光工藝過程。激光的特點是具有高方向性，單色性，高相干性和高亮度。通過透鏡的聚焦和Q開關，可以把能量集中到一個很小的空間范圍和時間范圍內。從方法上再細分，激光清洗方法有4種：

1.激光干洗法，即采用脈沖激光直接輻射去污；

2.激光+液膜方法，即首先沉積一層液膜于基體表面，然后用激光輻射去污；當激光照射于液膜上時，液膜急劇受熱，產生爆炸性汽化，爆炸性沖擊波使基體表面的污物松散。并隨沖擊波飛離加工物體表面，達到去污的目的。

3.激光+惰性氣體的方法，即在激光輻射的同時，用惰性氣體吹向基體表面，當污物從表面剝離后會立即被氣體吹離表面，以避免表面再次污染和氧化；

4.運用激光使污垢松散后，再用非腐蝕性化學方法清洗。

目前，由于我國高端制造業的發展及環保要求的不斷提高，傳統清洗技術（化學法、機械打磨法）已遠不能滿足我國工業化生產的需求，清洗技術的落后限制我國部分重要行業正常生產運行。因此，激光清洗技術作為綠色、高效制造的代表，在我國高端制造業快速發展的情況下具有廣闊的市場規模。

與傳統的清洗方法相比，激光清洗是一種“綠色”的清洗方式，具有無法比擬的優點：無需使用任何化學藥劑和清洗液，清洗下來的廢料基本上都是固體粉末，體積小，易于存放，可吸附回收，無光化學反應、不會產生噪音和環境污染，同時又不損害操作人員的健康，易于實現自動化控制，實現遠距離遙控清洗。


激光清洗在各領域中的廣泛應用

模具清洗。激光可實現模具無接觸清洗，對模具表面十分安全，可以確保其精度，并且可以清洗傳統清洗方法無法清除的亞微米級污物顆粒，實現真正的無污染、高效、高質清洗。

精密儀器工業中的精確去酯清洗。精密機械工業常常需對零件上用來潤滑和抗腐蝕的酯類及礦物油加以清除，通常是用化學方法，而化學清洗往往仍有殘留物。激光去酯可以將酯類及礦物油完全去除，不損傷零件表面。激光促使零件表面氧化物薄層爆炸性氣化形成了沖擊波，導致污物去除，而非機械互作用。

鋼軌清洗。目前，鋼軌焊前清洗全部采用砂輪、砂帶打磨式清洗，基材損傷嚴重，殘余應力嚴重，并且每年消耗大量砂輪耗材，成本高，對環境造成嚴重粉塵污染。激光清洗可為我國高速鐵路鋪軌生產提供高質、高效的綠色清洗技術，解決以上問題，消除無縫鐵軌孔洞、灰斑等焊接缺陷，提高我國高速鐵路運行的穩定性及安全性。

航空領域。飛機的表面過一定時間后要重新噴漆，但是噴漆之前需要將原來的舊漆完全除去。化學浸泡/擦拭是航空領域的主要脫漆方法，該方法造成了大量化學附屬廢物，也無法實現局部檢修脫漆，該工序工作量繁重、危害健康。激光清洗可實現飛機蒙皮表面涂漆的高質量去除，且易于實現自動化生產。目前，該技術在國外已開始應用于部分高端機型的維護。

船舶領域。目前船舶產前清洗主要采用噴砂方法，噴砂方法對周圍環境造成了嚴重的粉塵污染，已逐漸被禁用，從而導致船舶生產企業的減產，甚至停產。激光清洗技術將為船舶表面防腐噴涂提供綠色無污染清洗方案。

軍工領域。激光清洗技術在武器維護保養上廣泛應用。采用激光清洗系統，可以高效、快捷地清除銹蝕、污染物，并可以對清除部位進行選擇，實現清洗的自動化。采用激光清洗，不但清潔度高于化學清洗工藝，而且對于物體表面幾乎無損害。


上述領域不少屬于國民經濟的支柱產業，激光清洗技術添入其中后，產生的經濟效益和社會效益是十分可觀的，利用我國現有的激光技術條件，開發配套的激光清洗設備，并使其在短時間內實用化、產業化、是完全可能的，對推動高新技術產業的發展本身亦具有重要意義。

激光清洗行業發展現狀和前景

激光清洗技術應用在歐洲推廣應用至今已數年了，并且已有產品，而我國僅剛剛起步，主要是激光設備的投資昂貴，普遍應用還有一定難度。我國激光清洗技術的研究和設備的開發基本上是跟蹤國外的發展，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。

2010年，中國工程物理研究院激光聚變中心在國內最早嘗試開發了激光清洗設備，并成功運用在云岡石窟、石壁、石像、壁畫等文物古跡。接著幾年內國內各種科研機構關于激光清洗工藝的論文逐漸增加，業界對激光清洗技術的關注度也逐漸增加，不少企業嘗試研發激光清洗設備。

目前，我國激光清洗產業主要集中在：珠江三角洲、長江三角洲、華中地區和環渤海地區的4個產業帶，出現了以大族激光、銘鐳激光、創鑫激光、武漢中國航天三江研究院、銳科激光、北京國科世紀、江蘇中科四象、帝耐激光、鞍山紫玉激光等為代表性的企業。

激光清洗技術作為一項綠色、高效的清洗技術，其經濟效益是十分顯著的，市場前景十分廣闊。然而我國現在激光清洗方面的研究還是不夠的，如果能夠利用我們現有的激光技術，開發配套的激光清洗設備，并使之投入生產，實現產業化，相信隨著激光器成本的下降，必將使得激光清洗技術逐漸得以普及，工藝的革新替代可以從源頭上減少污染源，真正推動我國環境保護工作的落實。

激光清洗技術作為激光制造中的一種先進技術，在工業發展中的應用價值潛力巨大，大力發展激光清洗技術對我國高端激光制造技術與裝備國際競爭力的大幅提升、經濟和社會的發展具有非常重要的戰略意義，國家科技與環保相關部門應該給予更多的重視。

文稿：本站編輯



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