随着科学技术的不断发展,轮胎模具清洗技术不断在更新。早的方法是使用高温碱水对轮胎模具进行浸泡,这对小型的模具来说用处很大,但是对于大型的模具来说并不适用。
喷砂法
后来人们发明了喷砂法,喷砂法所用的原料一般有砂子、玻璃珠等,但所有的喷砂清洗模具技术都存在损伤模具表面、减少模具使用寿命的问题,因此并不适合使用。近几年,行业里先后出现了化学清洁剂清洗、干冰清洗等技术,但是这些方法都不能从根本上解决清洗轮胎模具的问题,从行业发展的角度来看还需要开发出更加环保、有效和省成本的清洗技术。
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。
激光清洗技术的国外发展现状
激光清洗技术研究起步于20世纪80年代中期,但直到20世纪90年代初期才真正步入工业生产中,在许多场合逐步取代传统清洗方法。
国外激光清洗的去污范围非常广泛,从厚锈层到激光表面微细颗粒都可以去除,在去污中涉及激光清洗实验所使用的设备种类也比较多,所用激光器的波长范围广,但激光清洗技术的发展不平衡,有些已实现工业化,有的还处于实验室阶段。
例如国外在激光模具的清洗方面,已经发展到1000 W激光手动清洗机;
电子线路清洗采用248 nm激光,3 W,20 ns,已经工业化;
在芯片领域,采用248 nm,5 W纳秒紫外清洗,效果非常好;
在光掩膜,采用紫外激光,已经完全取代传统化学方法;
在激光除锈、激光除污染物方面,已经规模化应用,而且实验先于理论。另外在半导体领域、磁头和绝缘体领域已经开始实验验证。
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