激光清洗系统原理及应用

激光清洗技术的工作原理有哪些激光清洗技术的原理脉冲式的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。

激光清洗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。

1、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。

激光清洗机的构成和原理激光清洗机是一种利用激光技术进行物体表面清洁的设备。

它是在激光器的引导下，通过将激光束聚焦在被清洗物体表面上产生的高能量密度区域，来去除表面污物和附着物。

下面是激光清洗机的构成和原理的详细介绍。

激光清洗机主要由激光器、光学系统、扫描系统、控制系统等组成。

激光器是激光清洗机的核心部件，常用的激光器有固体激光器、半导体激光器和光纤激光器等。

激光器的输出功率高、波长选择性好、可重复性好，适合进行表面清洗。

光学系统是将激光束聚焦到被清洗物体表面的关键部分。

光学系统包括透镜、反射镜、光轴调节等组件，通过对激光束的形状和聚焦进行调整，使得激光能够精确地集中在被清洗物体的表面。

扫描系统用于控制激光束在被清洗物体表面的移动。

常用的扫描系统包括两种：一种是物体相对静止，激光束通过扫描镜反射进行扫描；另一种是物体相对移动，激光束通过扫描镜固定不动进行扫描。

扫描系统的作用是使激光束均匀地覆盖整个被清洗表面，以实现彻底清洗。

控制系统是整个激光清洗机的大脑，用于控制激光器、光学系统和扫描系统的工作。

控制系统可以根据实际情况调整激光功率、激光束直径、扫描速度等参数，以实现不同类型的清洗任务。

激光清洗机的工作原理是，将激光束聚焦到被清洗物体表面后，激光与表面污物和附着物之间产生相互作用。

当激光束聚焦在表面上时，高能量密度的激光束会产生瞬时的高温和高压，从而使表面污物和附着物瞬间变成气体或离子，并迅速扩散、脱落。

激光清洗机的清洗效果受到激光功率、激光束直径、扫描速度和激光与被清洗物体之间的距离等因素的影响。

较高功率的激光可以更好地清除污物和附着物，但如果功率过高，可能会对物体表面造成伤害。

激光束的直径和扫描速度可以根据被清洗物体的尺寸和表面类型进行调整，以达到最佳清洗效果。

激光清洗机因其清洁效果好、非接触性、无化学污染等优点，被广泛应用于各个领域。

例如，在汽车行业中，激光清洗机可以用于清洗发动机零部件、车身外表等；在电子行业中，激光清洗机可以用于清洗印刷电路板、激光头等；在航空航天行业中，激光清洗机可以用于清洗飞机表面的氧化物和油脂等。

激光清洗系统原理及应用
激光清洗设施主要由激光器和激光清洗头、掌握系统、冷水机及附属配件共同组成。

它能够实现智能化快速清洗，作用范围精准并且操作简洁。

原理
激光清洗是采用激光光束具有大的能量密度、方向可控和汇聚力量强等特性,使污染物与基体之间的结合力受到破坏或者使污染物直接气化等方式进行脱污,降低污染物与基体的结合强度,进而达到清洗工件表面的作用。

应用行业
激光清洗应用于高铁、航天、海洋、汽车、模具、轨道、核电、机械、银金、电力、文物等多个行业，可以清洗有色金属、合金、木材、石材等多种材料，颠覆了化学清洗、机械打磨、干冰清洗、超声波清洗等传统的清洗技术。

激光清洗掌握系统
激光清洗机与其他激光设施一样，需要掌握系统来掌握激光功率、出光范围、焦点大小等关键参数，自动化程度较高，目前智能掌握系统可以有效的识别并针对边角进行出光，提高清洗速度与清洗质量。

激光清洗系统作为智能化的工业应用软件，具有非常强大的功能。

为最优化被清洗物体表面激光清洗的效果,需要综合考虑激光清洗方法、清洗模型、激光器的波长、能量密度、功率、脉冲频率、脉冲时间以及激光的入射角度等工艺参数。

脉冲激光能够有效清洗碳钢表面的锈蚀。

只有系统的讨论工艺参数,才能形成一套高效的激光清洗体系。

例如脉冲宽度:激光清洗能够在不损伤基体表面的前提下,使基材表面的晶粒结构和取向转变,并且还能够对基体表面粗糙度进行掌握,从而增加基体表面的综合性能。

激光清洗技术发展与应用深度解析世界上第1台激光器诞生于1960年由美国科学家西奥多哈罗德梅曼教授利用红宝石研发，从此开启了激光造福人类的大门。

在接下来的时间里应用于各种领域的激光器相继诞生。

激光技术的推广使得医疗、装备制造、精准测量和再制造工程等领域科技飞速发展加快了社会进步的步伐。

在清洗领域中激光的应用更是取得了重要成果。

与传统的清洗方法相比如机械摩擦、化学腐蚀和高频超声等激光清洗可以实现全自动化运行其具有工作效率高、成本低、对环境无污染、对基材无损伤和材料的适用范围广等优点完全符合绿色、环保的加工理念是目前最可靠、有效的清洗方式。

清洗是对废旧机械零部件检测和加工的前提采用激光清洗技术可以有效地控制基体表面形貌和表面粗糙度实现基材清洗后性能的提升也可应用于大型零部件制造、表面处理或者再制造领域。

虽然目前激光清洗还没有完全取代传统的清洗方式但随着国家对制造业节能、减排等环保意识的增强激光清洗将以它独特的优点逐渐走进人们的生活。

01激光清洗的原理在20世纪80年代中期，Beklemyshev、Allrn等科学家针对实际工作需要将激光技术与清洗技术结合起来并进行了相关研究自此激光清洗（Laser Cleanning）这一技术理念诞生.众所周知污染物与基体之间的结合力分为共价键、双偶极子、毛细作用以及范德华力等作用力如能将此作用力克服或破坏那么就会达到脱污的效果。

激光清洗是利用激光光束具有大的能量密度、方向可控和汇聚能力强等特性，使污染物与基体之间的结合力受到破坏或者使污染物直接气化等方式进行脱污，降低污染物与基体的结合强度，进而达到清洗工件表面的作用。

激光清洗原理图如图１所示。

当工件表面污染物吸收激光的能量后，其快速气化或瞬间受热膨胀后克服污染物与基体表面之间的作用力，由于受热能量升高，污染物粒子进行振动后而从基体表面脱落。

整个激光清洗过程大致分为４个阶段，即激光气化分解、激光剥离、污染物粒子热膨胀、基体表面振动和污染物脱离。

激光清洗工作原理及应用近年来，随着人们环保意识的增强，给世界范围内清洗业的发展带来了巨大的挑战，各种有利于环境保护的清洗技术应运而生，激光清洗技术就是其中之一。

所谓激光清洗技术是指利用高能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，从而达到洁净的工艺过程。

它是基于激光与物质相互作用效应的一项新技术，与传统的机械清洗法、化学清洗法和超声波清洗法(湿清洗工艺)不同、它不需要任何破坏臭氧层的CFC类有机溶剂，无污染，无噪声，对人体和环境无害，是一种“绿色”清洗技术。

激光清洗技术的原理及应用:激光清洗与机械磨擦清洗、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，有明显的优点。

它高效、快捷、成本低，对基片产生的热负荷和机械负荷小，清洗为非损伤；废物可回收，无环境污染；安全可靠，不损害操作人员健康；可以清除各种不同厚度、不同成份的涂层；清洁过程易于实现自动化控制，实现远距离遥控清洗等。

激光清洗传统清洗工业有各种各样的清洗方式，多是利用化学药剂和机械方法进行清洗。

在我国环境保护法规要求越来越严格、人们环保和安全意识日益增强的今天，工业生产清洗中可以使用的化学药品种类将变得越来越少。

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。

激光清洗的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。

全自动石墨件激光清洗系统工作原理
1.激光发射：系统首先通过电控系统控制激光器发射激光束，激光束经过透镜聚焦后，形成一个高能量密度的光斑。

2.激光清洗：激光束照射到被清洗的石墨件表面上，光斑与表面的污垢或氧化物相互作用，使其瞬间变为气态并膨胀，然后迅速脱落，将石墨件表面的杂质清洗掉。

3.光照反射：清洗后的杂质被蒸发掉后会产生反射光，这些反射光会被高速摄像头捕捉到，并通过图像处理算法实时检测清理状况。

4.自动驱动：系统会根据检测到的清理情况，通过电控系统调节激光束的强度、聚焦情况和扫描速度，以确保石墨件表面得到充分清洗而不损伤。

5.循环清洗：激光束在表面上来回扫描，直到所有的污垢和氧化物都被清洗干净，同时清理后的废气会被抽走并进行处理，以确保环境的清洁和安全。

通过上述步骤，全自动石墨件激光清洗系统可以实现高效清洗，并具有以下几个明显的优点：
1.高效性：激光清洗可以在极短的时间内完成对石墨件表面的清洗工作，提高工作效率。

2.环保性：激光清洗无需添加任何化学物质，不会产生废水、废气等有害污染物，符合绿色环保要求。

3.节能性：激光清洗只需耗费少量电能，相比传统清洗方式节能效益显著。

4.自动化：全自动化系统可以实现对清洗过程的自动监控和调节，减少人工干预，提高操作简便性和安全性。

总的来说，全自动石墨件激光清洗系统是一种先进的清洗技术，应用于工业生产中可以提高生产效率、节约清洁成本、保护环境等方面具有显著的优势，具有广阔的市场前景和发展潜力。

钕铁硼激光清洗方法概述钕铁硼激光清洗方法是一种采用激光技术进行表面清洗的高效、环保且非接触式的清洗方法。

通过利用激光束的高能量密度和短脉冲宽度，能够快速而彻底地清除物体表面附着的污垢、油脂、氧化膜等，被广泛应用于电子、航空航天、汽车制造、半导体等领域。

本文将重点介绍钕铁硼激光清洗方法的原理、设备和应用。

原理钕铁硼激光清洗方法基于光-物质相互作用的原理。

当高功率的钕铁硼激光束照射到物体表面时，激光能量被吸收并转化为物体表面的热能。

瞬间的高温导致附着在物体表面的污垢、油脂等物质迅速蒸发和剥离，从而达到清洗的效果。

此外，激光束的高能密度还可以使表面有机物发生燃烧，从而进一步加速清洗效果。

设备钕铁硼激光清洗设备主要由以下几个部分组成：1. 激光发生器：产生高功率的钕铁硼激光束。

2. 光学系统：用于聚焦和调整激光束的形状和尺寸。

3. 扫描系统：控制激光束的移动轨迹，实现对不同表面的清洗。

4. 控制系统：控制激光的输出参数和扫描系统的运动参数。

应用钕铁硼激光清洗方法在各个领域中有广泛的应用，其中包括但不限于以下几方面。

电子行业在电子元器件制造过程中，表面清洗是确保元器件质量和性能稳定的关键步骤。

钕铁硼激光清洗方法能够快速而有效地清除电子元器件表面的氧化物、油脂和粉尘等污染物，从而提高产品质量和生产效率。

航空航天业在航空航天制造过程中，需要对飞机、卫星等部件进行表面清洗和涂覆处理。

传统的清洗方法往往会产生废水和废液处理问题，而钕铁硼激光清洗方法可以实现无废水、无废液、无二次污染的清洗效果，减少环境污染的同时提高生产效率。

汽车制造业在汽车制造过程中，钕铁硼激光清洗方法可用于清洗发动机零部件、汽车玻璃、车身零件等。

相比传统的化学清洗和机械清洗方法，激光清洗方法无需使用化学溶剂和大量的清洗装置，能够显著节约清洗成本和能源消耗，同时提高清洗效果和零部件的使用寿命。

半导体制造业在半导体制造过程中，需要对硅片、芯片和半导体设备等进行表面清洗和处理。

光应用的新领域一激光清洗激光应用的新领域—激光清洗的原理及应用概况。

介绍了两种激光清洗的实例高重复率激光高速清洗固体表面, 和激光清除宇宙空间垃圾。

激光清洗及特点激光清洗是利用激光高速有效地清除清洁对象表面附着物或表面涂层的技术。

就其清洗机理而言, 可分为两大类。

一类是利用清洁基片也称为母体与表面附着物对某一波长激光能量, 具有差别很大的吸收系数。

辐射到表面的激光能量, 大部分被表面附着物所吸收, 使之受热或汽化挥发、或瞬间膨胀, 并被表面形成的蒸汽流带动脱离物体表面, 达到清洗目的。

而基片吸收能量极小, 不会被损伤。

对此类激光清洗, 选择合适的波长和控制好激光能量, 是现安全高效清洗的关键。

另一类是适用于清洁基片与表面附着物的激光能量吸收系数差别不大, 或基片对涂层受热形成的酸性蒸汽较敏感, 或涂层受热后会产生有毒物质等情况的清洗方法。

通常利用高功率高重复率的脉冲激光冲击被清洗的表面, 使部分光束转换成声波。

声波击中下层硬表面后, 返回的部分与激光产生的入射声波发生干涉, 产生高能波, 使涂层发生微小爆炸, 涂层被粉碎、压成粉末, 再被真空泵清除, 而底下的基片不会损伤。

激光清洗与机械磨擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗等传统清洗方法相比,有明显的优点。

它高效、快捷、成本低对基片的热负荷和机械负荷小, 清洗为非损伤性废物可回收, 无环境污染安全可靠, 不损害操作人员健康多功能, 可以清除各种不同厚度、不同成份的涂层清洁过程易于实现自动化控制, 实现远距离遥控清洗。

激光清洗的发展与现状1975年日刊报道了前苏联的几位科学家将激光技术用于清除水面漂浮的石油。

不仅可以提高清除效率, 做到无二次污染, 而且能够回收石油。

年前苏联的两位科学家又报道了用20W连续二氧化碳激光器清洁柏油路面的燃料斑和油斑, 高效而快捷。

随着气体激光器技术不断完善、价格降低半导体激光器功率不断提高、发光波长扩展固体激光器日益成熟, 使得激光光源更趋于多样化、小型化, 易于操纵控制。