激光清洗是近年来出现的热词,背后激光清洗行业也在蓬勃发展,激光清洗中的部分细分领域展现了极高的经济性,正在加速取代传统清洗工艺。比如激光除锈,激光清洗模具,激光清洗文物等方面,展现了不可替代的优势。那到底什么是激光清洗呢?很少有人说清楚,要么概念太拗口难理解,要么就是商家胡说八道,今天我们来分析激光清洗的本质。
激光清洗,顾名思义就是利用激光来清洗。清洗对每个人来说太熟悉不过了,我们每天早上洗手,洗脸,刷牙,洗菜,刷锅,甚至扫地,擦桌子都是清洗,清洗简单来说就是去除污染物。激光也没什么深奥的,简单来说就是那种激光打标,激光焊接使用的那种光,本质上和阳光类似,只不过激光的能量是阳光能量的几百万倍以上。 因此激光清洗的本质就是利用激光去除污染物。
可以看出,在百度百科只解释了激光清洗的特点,并没有确定激光清洗的概念。对于完全不懂激光清洗领域的人们来说,很容易绕糊涂,容易把简单的事情弄复杂。
激光清洗中有2个重要的对象,第一是污染物,第二是基底材料。激光清洗的目的是去除污染物,同时不损伤基底材料。就像我们洗手洗脸,基底材料就是我们的手和脸,污染物就是手上面的污物,洗手洗脸的目的是去除手上的污物,同时不损伤皮肤。比如使用湿毛巾擦手擦脸,就能完美去除污染物,同时不损伤皮肤,如果使用铁抹布擦手擦脸,在清除污染物的同时,容易损伤到皮肤。因此激光清洗有2个重点,第一,完美的去除污染物,第二,不能损伤到基底材料。
激光完美的去除污染物是如何实现的呢?举例来说,我们要给飞机除漆。污染物是漆层,基底材料是铝合金。为了达到去除污染物同时不损伤基底铝合金的目的,我们选择一种激光,这种激光只对漆层起反应,对基底材料不起反应。有没有这样的激光呢?当然有。不同波长的激光对不同的材料起反应,这是激光清洗的基础。简单来说,需要清除什么污染物,就选择污染物吸收率最高的激光,因为只有污染物吸收激光能量,基底材料不吸收激光能量,因此能刚刚去除污染物,而不损伤基底材料。先理解了这个概念,就能抓住激光清洗的本质,但在实际的应用中,要复杂的多。
我们拿目前激光清洗领域应用比较广泛的激光除锈来分析。目前国内激光除锈机主要指连续型光纤激光清洗机,光纤激光波长是1064nm的激光,这个波长的激光主要对金属材料起反应,激光焊接,激光切割都使用这种波长的激光,光纤激光又分为脉冲型和连续型,它们都能用来除锈,但是连续光纤激光性价比更高,功率大,效果好,效率高,价格低,除锈成本低,因此它是激光除锈最常用,最主流的光源。在激光除锈中,污染物是锈层,基底材料是金属,我们的目的是清除锈层,同时不损伤基底金属。有没有一种激光只对锈层起反应,不对金属基底起反应呢?目前还没有。我们选用的光纤连续型激光不仅对锈层起反应,也对基底金属起反应。如果才能刚刚去除锈层,而不损伤基底金属呢?这里就提到一个非常重要的概念叫 激光能量密度。锈层和基底金属对光纤激光都有较高的吸收率,但锈层的吸收率更高,在激光除锈的过程中,需要严格控制激光能量密度,达到刚刚清除锈层,同时不损伤基底金属的目的。
如何才能达到这个目的呢?先分析金属基底是如何被损伤的?基底金属的损伤分为2部分,融化和氧化。比如碳钢,它的熔点在1600度左右,只要不超过这个温度,就不会损伤到基底碳钢板。当基底碳钢吸收激光能量后会升温,升温的幅度和激光能量密度大小相关,激光能量密度越高,温度越高。只要合理控制激光能量密度,不让基底材料温度超过熔点,就不会损伤基底金属。除了融化外,对于高精密金属基底来说,还需要注意氧化。比如金属基底它的熔点在1600度以上,但是当温度超过900度的时候,就容易发生氧化,因此对于基底是高精密金属来说,还需要确保不被氧化。解决方案要么用氮气保护,要么控制激光能量密度,使得基底金属温度不高于900度。
激光清洗并不是什么深奥的科技,本质和洗手洗脸没啥区别,它是利用不同波长的激光对不同材料起反应,清除污染物,同时不损伤基底材料。用激光来实现洗手洗脸,在理论上来讲,也不是不可能。
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