在用于除锈时,基本原理是利用腐蚀散斑与物体基体之间的不同热参数,只要激光的频率密度、能量和脉宽得到很好的控制,当激光照射在物体表面时,表面的腐蚀迅速加热和蒸发,但衬底温度不加热或基片温度不超过熔化温度。同时,它产生的冲击波对腐蚀也具有一定的机械清洗能力。能达到快速除锈的效果。此外,采用激光除锈方法去除金属表面的锈蚀时,会改变金属表面极薄层的结构,形成微米保护膜,在去除铁锈的同时提高表面的性。
激光清洗的物理原理激光器发射的光束被需处理表面上的污染物层所吸收。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。冲击波使污染物变成碎片并被剔除。
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势:
环保优势: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,无光化学反应、不会产生污染。可以轻易解决化学清洗带来的环境污染问题。往往一台抽风机即可解决清洗产生的废料问题.
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,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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