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激光清洗对我国环保工作的影响

http://www.b2b.hc360.com 中国金属加工网 信息来源:Author发布时间:2020年05月25日浏览:167

  作为世界公认的制造大国,中国在工业化道路上大步前进、取得巨大成就的同时,也导致了严重的环境恶化和工业污染。近年来,我国环境保护法规要求越来越严格,导致一些企业被关停整改。一刀切的环保风暴对经济带来一些影响,改变传统的污染生产模式才是关键。随着技术的进步,人们逐渐探索出各种有利于环境保护的技术,激光清洗技术就是其中之一。激光清洗技术是近十年来新兴应用的一种工件表面清洗技术,它以自身的优势和不可替代性在许多领域中正逐步取代传统清洗工艺。

  传统的清洗方法包括机械清洗法、化学清洗法和超声波清洗法,机械清洗法即采用刮、擦、刷、喷砂等机械手段去除表面污物;湿法化学清洗法是利用有机清洗剂,通过喷、淋、浸泡或高频振动等措施去除表面附着物;超声波清洗法是将被处理零件放入清洗剂中,利用超声波产生的振动效应除去污垢。目前这三种清洗方法在我国清洗市场中仍占主导地位,但均会不同程度产生污染物,在环境保护和高精度要求下其应用受到很大的限制。

  激光清洗技术是指利用高能高频激光束照射工件表面,使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离,高速有效地清除清洁对象表面附着物或表面涂层,从而达到洁净的激光工艺过程。激光的特点是具有高方向性,单色性,高相干性和高亮度。通过透镜的聚焦和Q开关,可以把能量集中到一个很小的空间范围和时间范围内。从方法上再细分,激光清洗方法有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;当激光照射于液膜上时,液膜急剧受热,产生爆炸性汽化,爆炸性冲击波使基体表面的污物松散。并随冲击波飞离加工物体表面,达到去污的目的。

  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。

  目前,由于我国高端制造业的发展及环保要求的不断提高,传统清洗技术(化学法、机械打磨法)已远不能满足我国工业化生产的需求,清洗技术的落后限制我国部分重要行业正常生产运行。因此,激光清洗技术作为绿色、高效制造的代表,在我国高端制造业快速发展的情况下具有广阔的市场规模。

  与传统的清洗方法相比,激光清洗是一种“绿色”的清洗方式,具有无法比拟的优点:无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,可吸附回收,无光化学反应、不会产生噪音和环境污染,同时又不损害操作人员的健康,易于实现自动化控制,实现远距离遥控清洗。

  激光清洗在各领域中的广泛应用

  模具清洗。激光可实现模具无接触清洗,对模具表面十分安全,可以确保其精度,并且可以清洗传统清洗方法无法清除的亚微米级污物颗粒,实现真正的无污染、高效、高质清洗。

  精密仪器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。激光促使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。

  钢轨清洗。目前,钢轨焊前清洗全部采用砂轮、砂带打磨式清洗,基材损伤严重,残余应力严重,并且每年消耗大量砂轮耗材,成本高,对环境造成严重粉尘污染。激光清洗可为我国高速铁路铺轨生产提供高质、高效的绿色清洗技术,解决以上问题,消除无缝铁轨孔洞、灰斑等焊接缺陷,提高我国高速铁路运行的稳定性及安全性。

  航空领域。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。化学浸泡/擦拭是航空领域的主要脱漆方法,该方法造成了大量化学附属废物,也无法实现局部检修脱漆,该工序工作量繁重、危害健康。激光清洗可实现飞机蒙皮表面涂漆的高质量去除,且易于实现自动化生产。目前,该技术在国外已开始应用于部分高端机型的维护。

  船舶领域。目前船舶产前清洗主要采用喷砂方法,喷砂方法对周围环境造成了严重的粉尘污染,已逐渐被禁用,从而导致船舶生产企业的减产,甚至停产。激光清洗技术将为船舶表面防腐喷涂提供绿色无污染清洗方案。

  军工领域。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。

  上述领域不少属于国民经济的支柱产业,激光清洗技术添入其中后,产生的经济效益和社会效益是十分可观的,利用我国现有的激光技术条件,开发配套的激光清洗设备,并使其在短时间内实用化、产业化、是完全可能的,对推动高新技术产业的发展本身亦具有重要意义。

  激光清洗行业发展现状和前景

  激光清洗技术应用在欧洲推广应用至今已数年了,并且已有产品,而我国仅刚刚起步,主要是激光设备的投资昂贵,普遍应用还有一定难度。我国激光清洗技术的研究和设备的开发基本上是跟踪国外的发展,虽然在较短时间内取得了一些成果,但是与国外相比存在明显的差距。

  2010年,中国工程物理研究院激光聚变中心在国内最早尝试开发了激光清洗设备,并成功运用在云冈石窟、石壁、石像、壁画等文物古迹。接着几年内国内各种科研机构关于激光清洗工艺的论文逐渐增加,业界对激光清洗技术的关注度也逐渐增加,不少企业尝试研发激光清洗设备。

  目前,我国激光清洗产业主要集中在:珠江三角洲、长江三角洲、华中地区和环渤海地区的4个产业带,出现了以大族激光、铭镭激光、创鑫激光、武汉中国航天三江研究院、锐科激光、北京国科世纪、江苏中科四象、帝耐激光、鞍山紫玉激光等为代表性的企业。

  激光清洗技术作为一项绿色、高效的清洗技术,其经济效益是十分显著的,市场前景十分广阔。然而我国现在激光清洗方面的研究还是不够的,如果能够利用我们现有的激光技术,开发配套的激光清洗设备,并使之投入生产,实现产业化,相信随着激光器成本的下降,必将使得激光清洗技术逐渐得以普及,工艺的革新替代可以从源头上减少污染源,真正推动我国环境保护工作的落实。

  激光清洗技术作为激光制造中的一种先进技术,在工业发展中的应用价值潜力巨大,大力发展激光清洗技术对我国高端激光制造技术与装备国际竞争力的大幅提升、经济和社会的发展具有非常重要的战略意义,国家科技与环保相关部门应该给予更多的重视。


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