激光清洗

       如何寻找更清洁，且不具损伤性的清洗方式是我们不得不考虑的问题。而激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种材质的物体等清洗特点，被认为是最可靠、最有效的解决办法。同时，激光清洗可以解决采用传统清洗方式无法解决的问题。

简介

       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独具优势。

       激光为什么能够用来清洗？为什么对被清洗物体不会造成损害呢？首先了解一下激光的本质。简单来说，激光和在我们身边的如影随形般的光线（可见光和不可见光）没有什么不同，只不过激光是利用谐振腔把光聚集在同一个方向上，并且有较单纯的波长，协调性等性能更好，因此理论上所有波长的光都可以用来形成激光，但实际上受限于能够激发的介质不多，因此能够产生稳定且适合工业生产的激光光源相当有限。被广泛使用的大概也就是Nd:YAG激光、二氧化碳激光和准分子激光。由于Nd：YAG激光可以通过光纤传输更适合工业应用，因此在激光清洗中也多被采用。

优点

       与机械摩擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗、高频超声清洗等传统清洗方法相比，激光清洗具有明显的优点。

       1、激光清洗是一种”绿色”的清洗方法，不需使用任何化学药剂和清洗液，清洗下来的废料基本上都是固体粉末，体积小，易于存放，可回收，可以轻易解决化学清洗带来的环境污染问题；

       2、传统的清洗方法往往是接触式清洗，对清洗物体表面有机械作用力，损伤物体的表面或者清洗的介质附着于被清洗物体的表面，无法去除，产生二次污染，激光清洗的无研磨和非接触性使这些问题迎刃而解；

       3、激光可以通过光纤传输，与机器手和机器人相配合，方便地实现远距离操作，能清洗传统方法不易达到的部位，这在一些危险的场所使用可以确保人员的安全；

       4、激光清洗能够清除各种材料表面的各种类型的污染物，达到常规清洗无法达到的清洁度。而且还可以在不损伤材料表面的情况下有选择性地清洗材料表面的污染物；

       5、激光清洗效率高，节省时间；

       6、购买激光清洗系统虽然前期一次性投入较高，但清洗系统可以长期稳定使用，运行成本低，以Quantel公司的LASERLASTE为例，每小时的运行费用仅为1欧元左右，更重要的是可以方便地实现自动化操作。

原理

       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)光脉冲宽度必须足够短，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。

       等离子体只在能量密度高于阈值的情况下产生，这个阈值取决于被去除的污染层或氧化层。这个阈值效应对在保证基底材料安全的情况下进行有效清洁非常重要。等离子体的出现还存在第二个阈值。如果能量密度超过这一阈值，则基底材料将被破坏。为在保证基底材料安全的前提下进行有效的清洁，必须根据情况调整激光参数，使光脉冲的能量密度严格处于两个阈值之间。

       每个激光脉冲去除一定厚度的污染层。如果污染层比较厚，则需要多个脉冲进行清洗。将表面清洗干净所需要的脉冲数量取决于表面污染程度。由两个阈值产生的一个重要结果是清洗的自控性。

       能量密度高于第一阈值的光脉冲将一直剔除污染物，直到达到基底材料为止。然而，因为其能量密度低于基底材料的破坏阈值，所以基底不会受到破坏。

主要方法

       激光清洗方法主要有4种：

       ①激光干洗法，即采用脉冲激光直接辐射去污；

       ②激光+液膜方法，即首先沉积一层液膜于基体表面，然后用激光辐射去污；

       ③激光+惰性气体的方法，即在激光辐射的同时，用惰性气体吹向基体表面，当污物从表面剥离后会立即被气体吹离表面，以避免表面再次污染和氧化；

       ④运用激光使污垢松散后，再用非腐蚀性化学方法清洗。

       最常用的是前 3种方法。第4种方法仅见于石质文物的清洗中。

       国际上，激光清洗技术对石质材料的应用已有十几年的历史。在我国，石质材料的激光清洗起步较晚。由于激光设备的投资还较为昂贵，普遍化应用还有一定难度。但是激光清洗技术具有传统清洗方法无法比拟的优点，随着技术的不断完善和设备的批量化生产，激光清洗技术必将在石质材料的清洗业中发挥重要的作用。

实际应用

       激光清洗不但可以用来清洗有机的污染物，也可以用来清洗无机物，包括金属的锈蚀、金属微粒、灰尘等。下面介绍一些实际应用情况，这些技术已非常成熟，已被广泛应用。

模具的清洗：

       每年全世界的轮胎生产企业制造数亿个轮胎，生产过程中轮胎模具的清洗必须迅速可靠，以节省停机的时间。传统的清洗方法包括喷沙、超声波或二氧化碳清洗等，但这些方法通常必须在高热的模具经数小时冷却后，再移往清洗设备进行清洁，清洁所需的时间长，并容易损害模具的精度，化学溶剂及噪声还会产生安全和环保等问题。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Quantel公司的LASERLASTE 激光清洗系在上海双钱载重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。 食品工业模具上防粘的弹性膜层需要定期更换以保证卫生，不用化学试剂而使用激光清洗也特别适合这种应用。

武器装备的清洗：

       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，可以高效、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，不但清洁度高于化学清洗工艺，而且对于物体表面几乎无损害。Quantel公司的LASERLASTE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。

飞机旧漆的清除：

       在欧洲激光清洗系统早已应用在航空工业中。飞机的表面过一定时间后要重新喷漆，但是喷漆之前需要将原来的旧漆完全除去。传统的机械清除油漆法容易对飞机的金属表面造成损伤，给安全飞行带来隐患。如采用多个激光清洗系统，可在两天之内将一架A320空中客车表面的漆层完全除掉，且不会损伤到金属表面。

楼宇外墙的清洗：

       随着我国经济的飞速发展，越来越多的摩天大楼被建立起来，大楼外墙的清洁问题日益凸现，LASERLASTE激光清洗系统通过最长70米的光纤对建筑物外墙的清洗提供了很好的解决方法，它可以对各种石材、金属、玻璃上的各种污染物进行有效清洗，且比常规清洗效率高很多倍。还可以对建筑物的各种石材上的黑斑、色斑进行清除。LASERLASTE激光清洗系统在嵩山少林寺对建筑物、石碑进行的清洗试验表明，采用激光清洗对保护古建筑恢复外观效果非常好。

电子工业中的清洗

       电子工业使用激光去除氧化物：电子工业需要高精度地去污，特别适合采用激光去氧化物。在电路板焊接前，元件针脚必须彻底去氧化物以保证最佳的电接触，在去污过程中还不能损坏针脚。激光清洗可以满足使用要求，且效率很高，一个针脚只需照射一次激光。

精密机械工业中的精确去酯清洗：

       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。材料彻底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。

核电站反应堆内管道清洗：

       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。

       综上所述，激光清洗在很多领域发挥着重要作用，并且在汽车制造、半导体晶圆片清洗、精密零件加工制造、军事装备清洗、建筑物外墙清洗、文物保护、电路板清洗、精密零件加工制造、液晶显示器清洗、口香糖残迹去除等领域均可发挥重要作用。

设备系统

激光清洗设备的系统有哪些？

       激光技术是近些年迅速发展的一种新技术，已经被广泛的运用到工业、军事、农业等领域之中。随着研发水平的不断提升，激光技术开始与其它技术融合，激光清洗设备就是在此背景下研发出的产品。那么，激光清洗设备的系统有哪些呢？

       1、清洗系统

       激光清洗设备清洗系统主要对半导体激光器、声光调制器、激光晶体、倍频晶体等元部件进行控制，温度控制精度准确。清洗器的制冷片冷端与铜热沉良好接触，并在接触面涂一薄层导热硅脂，热端采用风扇和散热片对热端散热。

       2、控制设备

       控制系统是整个清洗设备的神经中枢，主要对LD电源、声光Q开关驱动源、制冷系统、振镜等部件进行控制。通过调节控制器面板上重复频率调整按钮和输出功率按钮来获得不同输出参数的激光束。控制系统面板上还设置开启、待机、工作、急停等按钮和报警指示灯，当清洗设备内部温度超过设定的极限温度时，系统会发出警报信号，并自动切断电源，停止工作。

       3、排水系统

       清洗完毕，用户倒掉污水的过程中，由于产品本身为椭圆造型，体积不大但有一定重量，导致倒水的过程不够便捷和人性化。使用完毕，需要手动擦净机身，对机身进行保养，避免不锈钢内壁因氧化生锈。盖子内部设有卡扣结构和橡胶，用于解决产品平放使用时漏水的问题。底部有橡胶材质底座，防滑且可以减少超声波震动的噪音。外观主要采用ABS塑料材质，金属包边的磨砂盖子，突显产品的科技感，让产品更加深入人心。

       激光清洗技术目前已经开始被逐渐推广开来，在很大程度上带动了清洗行业的变革与发展。未来，这一产品将会得到更广泛用的使用，激光清洗设备也将进一步的得到提升与发展。从这个方面来说，该设备未来将会造福人类社会。

技术发展优势

       展望整个工业清洗行业市场，不难看出，新型激光清洗技术的普及应用已俨然成为一道亮丽的风景线，同时搭配自动化生产线的激光清洗设备也符合整个清洗市场的高效化、智能化的发展应用趋势，当下国家和市场部门也鼓励国内高新技术企业开创新型绿色生产技术以赋能我国制造业的蓬勃发展，国内像大族激光、华工激光、锐科激光等一系列掌握关键激光技术的企业巨头对于激光清洗技术的研发也在不断深入，先后推出激光干式清洗法、激光湿式清洗法、激光等离子冲击波清洗法等一系列先进的国产自主化激光清洗技术。

       同时传统落后的清洗技术和工艺也在逐步退出工业化大生产领域，并为更优质、高效的新型激光清洗技术“让路”，相信在不远的将来，激光清洗技术也一定能成为生产清洗领域的主角，为企业和社会创造更多的经济效益！

市场规模

       激光清洗市场的规模在不断增长。2022年，中国的激光清洗行业规模达到了5.8亿元，预计到2023年，市场规模将超过7亿元。全球激光清洗市场在2022年的估计价值为6.991亿美元，预计到2028年将调整至8.897亿美元，此期间的复合年增长率为4.1%。

       此外，激光清洗技术的应用范围广泛，包括轮胎模具、武器装备、飞机旧漆的清除等多个领域。这些应用领域的不同需求推动了市场的增长。例如，在轮胎工业中，激光清洗技术用于清洗模具，避免了传统清洗方法对模具精度和安全性的影响。

       总的来说，激光清洗市场呈现出良好的发展势头，预计未来几年将持续增长。

模具设备

       激光清洗模具设备是一种利用激光束高能量特性来去除模具表面污垢、油渍、氧化层等物质的设备。以下是对激光清洗模具设备的详细介绍：

一、工作原理

       激光清洗模具设备的工作原理基于激光束的高亮度和发散角小的特性。当具有足够功率的激光束聚集后照射到模具的适当部位时，模具表面的污染物会吸收激光能量，从而发生一系列物理化学过程，如气化挥发或瞬间受热膨胀并蒸汽带动脱离模具表面，以此达到清洗的目的。

二、应用领域

       激光清洗模具设备在制造行业中具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：

       模具制造：激光清洗设备可用于模具制造过程中的清洗和去毛刺，提高模具的精度和使用寿命。无论是轮胎模具、橡胶模具、注塑模具还是玻璃瓶模具等，激光清洗技术都能有效去除表面附着物或涂层。

       汽车制造：激光清洗设备可用于汽车零部件的清洗，如发动机缸体、曲轴箱等，去除油污和积碳，提高汽车的性能和可靠性。

       电子制造：在电子元件的清洗方面，激光清洗设备可用于集成电路板、半导体器件等的清洗，去除焊接残留物和污染物，提高电子产品的质量和可靠性。

       航空航天：激光清洗设备在航空航天领域也有重要应用，可用于清洗发动机叶片、涡轮盘等精密部件，确保部件的性能和安全。

三、设备特点

       高效性：激光清洗速度快，能在短时间内完成大面积模具的清洗工作。

       精确性：激光束的聚焦能力强，可以精确控制清洗区域，避免对模具基材造成损伤。

       环保性：激光清洗过程无需使用化学试剂和水等耗材，减少了对环境的污染。

       自动化和智能化：随着技术的不断进步，激光清洗设备正逐步实现自动化和智能化操作，提高清洗效率和精度。

四、价格范围

       激光清洗模具设备的价格因品牌、型号、功率等因素而异。根据目前市场上的信息，价格范围从几百元到数十万元不等。具体价格还需根据用户的实际需求、预算以及设备配置等因素进行综合考虑。

五、发展趋势

       随着技术的不断进步和应用领域的拓展，激光清洗模具设备在未来将呈现以下发展趋势：

       设备智能化：激光清洗设备将进一步提高自动化和智能化水平，实现更加高效、精确的清洗操作。

       功率多样化：为了满足不同模具和清洗需求，激光清洗设备的功率将更加丰富多样。

       环保节能：随着环保意识的增强，激光清洗设备将更加注重环保节能设计，减少能耗和污染。

       总之，激光清洗模具设备是一种高效、精确、环保的清洗工具，在制造行业中具有广泛的应用前景和发展潜力。

除锈机

       激光清洗除锈机是一种采用高功率密度激光束照射工件表面，使表面锈层或涂层瞬间蒸发或剥离的清洗设备。以下是关于激光清洗除锈机的详细介绍：

一、工作原理

       激光清洗除锈机的工作原理基于激光与金属表面的相互作用。当激光照射到金属表面时，激光能量会被金属表面的锈层或涂层吸收。锈层或涂层吸收激光能量后，会产生高温，使锈层或涂层迅速加热并蒸发或烧蚀。同时，激光束的高能量密度会使锈层或涂层与金属表面之间的结合力减弱，从而使锈层或涂层剥离。

二、优势特点

       1、节能环保：激光清洗除锈机无需使用任何化学清洗剂，是一种绿色环保的除锈方式。

       2、高效快速：激光清洗除锈速度快，能在短时间内完成大面积除锈工作，提高生产效率。

       3、精确控制：激光清洗除锈机可以精确控制激光功率、扫描速度和扫描范围等参数，实现对除锈深度和范围的精确控制。

       4、无损伤除锈：激光清洗除锈机采用非接触式除锈方式，不会对金属基材造成损伤，保持金属的原始状态。

       5、广泛适用性：激光清洗除锈机适用于各种复杂形状的工件和难以到达的旮旯部位，具有广泛的应用前景。

三、应用领域

       激光清洗除锈机广泛应用于汽车制造、模具行业、食品行业、船舶业、军工航空、橡胶轮胎等多个领域，用于除锈、除漆、除油污、清洗模具、焊道等。

四、使用注意事项

       1、安全操作：在使用激光清洗除锈机时，必须严格遵守安全操作规程，佩戴好防护眼镜等个人防护装备，避免激光直接照射眼睛和皮肤。

       2、设备维护：定期对激光清洗除锈机进行维护和保养，保持设备的清洁和干燥，确保设备的正常运行和使用寿命。

       3、参数设置：根据实际需要除锈的物体材料和锈蚀情况，合理设置激光功率、扫描速度和扫描范围等参数，以达到最佳的除锈效果。

五、市场价格

       激光清洗除锈机的价格因品牌、功率、配置等因素而异。一般来说，手持式激光清洗除锈机的价格在几千元到几万元不等，而大功率、高端配置的激光清洗除锈机价格可能更高。具体价格还需根据市场情况和实际需求进行了解。

       综上所述，激光清洗除锈机是一种高效、环保、精确的除锈工具，具有广泛的应用前景和市场潜力。