激光清洗在工业领域的应用

在工业生产领域，机械设备长时间服役，零部件表面积累了大量油污、废旧漆层、锈蚀和积碳等污染层。利用 TEA CO2 激光器清洗工业设备上长期服役的铁钉后，利用 SEM 检验分析发现，铁钉上原有的镀锌镀层完好无损，只是将表面的油污等污染层清除。

Y.C.Guan 等采用脉冲 Nd：YAG 激光器（为 1064nm）对柴油机活塞的碳质沉淀物进行了清洗，后经 XPS 和 SEM/EDX 等检测发现，柴油机基体表面的 Fe3C 被完全清除，羧酸盐也显著减少。罗雅等根据焊接工艺需要，对焊前 TC11 钛合金进行激光清洗的前处理，并研究激光清洗对焊接性能的影响， 试验采 POWERLASE Rigel i400 的纳秒脉冲固体激光器，清洗功率为 150W， 线光斑长 25mm，扫描速率为 10mm/s，并使用氩气保护，对清洗试件和未清洗试件分别进行真空电子束焊接并分析测试，结果表明，激光清洗后可以完全 清除钛合金表面的氧化膜和污染物，且焊缝质量为一级，内部无焊接缺陷产生， 可见激光清洗技术相对于传统的焊前试样处理方法，可以有效地改善焊接质量。

N.Maharjan 等学者利用波长 790nm、130fs 脉冲、功率 1.5W 的飞秒激光器清洗航空零部件，可有效地去除表面污染物，经测试分析发现，清洗后表面氧含量显著下降，在适当的激光参数下，将飞秒激光应用于清洗技术中可提高清洗效率。倪加明等利用激光清洗技术对铝合金阳极氧化膜进行局部激光清洗，并将清洗后的焊接试板进行对接焊接，通过 X 射线检测以评定焊缝质量， 采用金相组织进行观察和分析，通过常温拉伸试验测试去除氧化膜对焊缝性能的影响，结果表明，阳极氧化膜被彻底清洗干净，经激光清洗的铝合金接头抗拉强度为 298~303MPa，拉伸断裂延伸率为 6.2%~6.5%，激光清理焊缝与机械刮削焊缝的性能范围一致，焊接过程中焊接熔池干净， 焊缝无聚集状气孔、杂质等内部缺陷，大大提升了铝合金的焊接性。

S. Genna 等利用激光清洗技术对碳纤维增强塑料（CFRP）表面进行清洗，探究了碳纤维布的激光辅助连接（LAJ）的预处理工艺，利用 Yb：YAG 纤维激光器，功率为 30W，结果表明，激光清洗作为预处理使接头强度显著增加， 其他参数最优情况下，强度是样本的 2 倍；激光清洗可从层压板中去除第 1 个环氧基层，这对改善连接形态极为有利。乔玉林等利用波长为 1064nm 的高重频高能量激光对钛合金表面积碳进行了激光清洗试验，并分析了清洗速度对激光清洗钛合金积碳表面的形貌和组成的影响，结果表明，当激光功率为 500W、脉冲宽度为 20ns、频率为 18kHz、扫描宽度为 5cm 时，清洗速度为 7cm2/s 的清洗效果最佳，质量最好；若清洗速度过小，钛合金表面会出现光斑痕迹， 光斑中心会有部分微熔。

激光清洗技术在橡胶生产行业同样有着不可替代的作用，轮胎模具由于长时间的服役，表面沉积了大量污染物，对生产精度产生了巨大影响，利用激光技术可以对轮胎模具表面进行“绿色”清洗。

激光清洗技术在工业上的应用，使除积碳效果和焊接工艺质量得到大幅度的提升，可对不同的基材表面进行高效积碳清洗，减少焊接缺陷，提升材料的焊接性；同时还可节约企业的生产成本，提升企业的生产效率。

来源：智汇物联应用研究院