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深度分析:激光清洗行业的现状与未来

导读: 当今的制造业发展迅猛,各种机械、电子产品的应用规模均大为增长。但这些设备在装配之前以及运行一段时间之后,都需要进行一些维护,其中就包括对部分材料或部件进行清洗。

当今的制造业发展迅猛,各种机械、电子产品的应用规模均大为增长。但这些设备在装配之前以及运行一段时间之后,都需要进行一些维护,其中就包括对部分材料或部件进行清洗。传统的清洗工艺如机械摩擦清洗、化学腐蚀清洗、强力冲击清洗、高频超声清洗等,非常耗时,无法实现自动化,而且通常对环境造成有害影响。同时,也没有测量清洁效果的可靠方法。与之相比,激光清洗具有无污染、无消耗品、成本低、效率高、无接触、无应力、无损伤、可控性好、可选区精密清洗、可清洗难以到达的危险的区域等优点,被认为是未来最可靠、最有效的解决清洗问题的办法。

作用机理

激光清洗是利用窄脉宽、高功率密度的激光作用于待清洗物表面,在快速光振动、汽化、分解和等离子体剥离等机理的共同作用下,使污物脱离基底,实现表面清洗。目前,典型的激光清洗方法主要有三种:激光烧蚀清洗、液膜辅助激光清洗和激光冲击波式清洗方法。在以上三种方法中,激光烧蚀清洗方法的操作条件简单,使用最为广泛,选择合适的激光器类型、采用优化的工艺参数可去除各种涂层、油漆、颗粒或污物。其余两种方法虽然也具有各自的优点,但目前应用仍处于研究阶段,没有大规模推广。

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激光清洗行业现状分析

激光清洗原理图

激光清洗机一般主要由激光器、光束传输整形单元、自动控制操作系统、清洗质量检测保护单元、位移平台等组成。

激光清洗行业现状分析

激光清洗机结构图

应用领域

激光清洗技术研究起步于20世纪80年代中期,但直到20世纪90年代初期才真正步入工业生产中,在模具清洗、材料表面处理、大型装备与精密机械等除漆除锈等方面得到良好的应用。此外,欧洲国家普遍保留了大量的历史文物和古老建筑,许多教堂、城堡、大学、博物馆、雕塑等均有数百年甚至千年历史,欧洲人十分注重这些“古董”的保护与修复,自1990年代中已经开始把激光清洗技术用于文物修复去污。

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国内外现状

国外激光清洗的去污范围非常广泛,从厚锈层到激光表面微细颗粒都可以去除,已有近30年的使用经验,在去污中涉及激光清洗实验所使用的设备种类也比较多,所用激光器的波长范围广。但激光清洗技术的发展不平衡,有些已实现工业化,有的还处于实验室阶段。目前欧美国家的激光清洗市场表现稳定,主要供应商包括P-laser, CleanLaser, Adapt Laser Systems, General Lasertronics,IPG等。具体包括激光模具的清洗方面,已经发展到1000 W激光手动清洗机;电子线路清洗采用248 nm、3 W、20 ns的激光,已实现工业化;采用248 nm、5 W的纳秒紫外光清洗芯片,取得非超好的效果;在光掩膜领域,紫外激光已经完全取代传统化学清洗方法;在激光除锈、激光除污染物方面,已经规模化应用,而且实验先于理论。另外在半导体领域、磁头和绝缘体领域已经开始实验验证。

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