由于激光的能量、脉冲宽度和频率都可控,而当功率密度达到一定值的时候能产生显著的冲击波。
用于除锈的时候,基本原理就是利用锈蚀斑体和物件基底热参数的不同,只要控制好激光的频率密度、能量、脉宽等参数,将此激光照射在物体表面时,将表面的锈蚀快速加热、气化,而不加热基底或使基底温度不超过熔化温度,同时其产生的冲击波也对锈蚀有一定的机械清洗能力,能达到迅速除锈的效果。
激光清洗技术的前景预测:激光清洗技术的出现,开辟了激光技术在工业应用的新领域,它在微电子、建筑、站、汽车制造,、保护等领域的开发方兴未艾,应用市场前景广阔,我国在大型件激光加工技术领域的应用已初具规模,在钢铁除锈和模具去污方面的应用还是空白,而激光清洗技术在汽车制造、建筑等领域的市场仍在开发之中,目前虽然还难以详细估计激光清洗技术的应用市场份额,但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。
在工件表面污染物中,工件表面附着物与表面之间的结合主要是由于存在以下各种力:共价键、双偶极子、毛细作用、氢键、吸附力和静电力等。其中毛细力、吸附力和静电力是难***的,激光清洗技术就是要克服这几种力。
这些吸附力要比重力大很多(有几个数量级),并且与粒子直径d有关系,吸附力随着粒子半径减小呈现很慢的线性衰减趋势,而粒子质量m与直径的三次方成正比,由牛顿定律可知F=ma,当粒子尺寸变小时,吸附力所提供的加速度迅速增大。所以,尺寸越小的粒子,清除起来所需的加速度就越大,这就是常规的清洗技术为什么难以清除直径很小的物体表面附着物。
由于物体表面附着物的成分和结构复杂,激光与之作用的机理也各不相同,用于对此作解释的理论模型有以下几种:
1化/光分解激光器产生的激光,激光清洗,经过光学系统的聚光可以实现能量的高度集中,聚焦后的激光束在焦点附近可产生几千度甚至几万度的高温,使物体表面附着物瞬间气化或分解。
2光剥离通过激光的作用使物体表面附着物受热膨胀,当物体表面附着物的膨胀力大于其与基体之间的吸附力时,物体表面附着物便会从物体的表面脱离。
3光振动利用较高频率和功率的脉冲激光冲击物体的表面,在物体表面产生超声波,超声波在冲击中下层硬表面以后返回,与入射声波发生干涉,从而产生高能共振波,使污垢发生微小爆裂、粉碎、脱离基体物质表面,当物体与表面附着物对激光束的吸收系数差别不大,或者表面附着物受热后会产生***物质等情况时,可以选用这种清洗手段。
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