例如,工件表面粘有亚微米级的污染颗粒时,这些颗粒往往粘得很紧,常规的清洗办法不能够将它去除,而用纳米激光辐射工件表面进行清洗则非常有效。还由于激光对工件是无接触清洗,对精密工件或其精细部位清洗十分安全,可以确保其精度。所以激光清洗在清洗行业中优势。
脉冲式的Nd:YAG激光清洗的过程依赖于激光器所产生的光脉冲的特性,基于由高强度的光束、短脉冲激光及污染层之间的相互作用所导致的光物理反应。其物理原理可概括如下:
a)激光器发射的光束被需处理表面上的污染层所吸收。
b)大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体(高度电离的不稳定气体),产生冲击波。
c)冲击波使污染物变成碎片并被剔除。
d)光脉冲宽度足够短,以避免使被处理表面遭到破坏的热积累。
e)实验表明当金属表面上有氧化物时,等离子体产生于金属表面。
利用激光清洗方式,由于激光可利用光纤来传输,因此在使用上深具弹性;由于激光清洗方式可用光纤连接而将光导至模具的死角或不易清除的部位进行清洗,因此使用方便;由于橡胶并无气化,因此不会产生有毒害的气体,影响工作环境的安全。激光清洗轮胎模具的技术已经大量在欧美的轮胎工业中被采用,虽然初期投资成本较高,但可在节省待机时间、避免模具损坏、工作安全及节省原材料上所获得的收益迅速得到回收。根据激光清洗设备在轮胎公司生产线上进行的清洗试验表明,仅需2个小时就可以在线清洗一套大型载重轮胎的模具。和常规清洗方法相比,经济效益是显而易见的。
激光清洗技术在武器维护保养上广泛应用。采用激光清洗系统,可以、快捷地清除锈蚀、污染物,并可以对清除部位进行选择,实现清洗的自动化。采用激光清洗,不但清洁度化学清洗工艺,而且对于物体表面几乎无损害。通过设定不同参数,还可以在金属物体表面形成一层致密的氧化物保护膜或金属熔融层,提高表面强度和耐腐蚀性。激光清除的废料对环境基本上不构成污染,还可以进行远距离操作,有效减少了对操作人员的健康损害。
精密机械工业常常需对零件上用来润滑和抗腐蚀的酯类及矿物油加以清除,通常是用化学方法,而化学清洗往往仍有残留物。激光去酯可以将酯类及矿物油完全去除,不损伤零件表面。其污染物去除是由冲击波完成,零件表面氧化物薄层爆炸性气化形成了冲击波,导致污物去除,而非机械互作用。材料去酯用于航天工业机械零件的清理。机械零件加工中的油酯去除同样可采用激光清洗。
激光清洗系统还应用于核电站反应堆内管道的清洗。它采用光导纤维,将高功率激光束引入反应堆内部,直接清除放射性粉尘,清洗下来的物质清理方便。而且由于是远距离操作,可以确保工作人员的安全。
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