超快激光绿色清洗技术


超快激光清洗技术的原理就是利用高能密度激光束辐照物体表面,使表面污染层产生振动、蒸发、烧蚀、甚至气化等一系列物理化学反应,最终脱离物体表面,达到清洗目的,并且不会损坏物体本身,提高了装备金属零件的再制造质量。激光清洗技术研究起步于上世纪80年代中期,但直到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,应用越来越广泛。


飞机是由性质和性能不同的各种部件组合而成的高价值的产品,发动机作为飞机的核心部件,在清洗发动机时把安全放在要求的首位。一台飞机发动机的部件达到132个,零件2万多件,经过长时间恶劣环境使用后,大量的叶片、涡轮、附件壳体等转动部件、热端部件、燃油系统的关键零部件由于损伤或到寿而报废。一方面,在维修过程中,大量零部件的旧涂层、表面氧化物、残余漆层、污垢、积碳等需要进行清洗,为零件无损检测、重新涂覆涂层或漆层做准备;另一方面,在维修过程中,需要对部分零部件进行再制造,对于报废或有缺陷的零部件,其失效的部位往往存在腐蚀、氧化等污染层,或者特殊的涂层,必须采用不同的前处理技术,对污染层和原始涂层进行彻底有效的清理,这些是保证飞机发动机再制造质量的关键工序,否则无法保证后续再制造的效果和质量。


超快激光绿色清洗技术主要特点和优势:


1)激光清洗技术绿色环保。

传统喷砂、化学清洗方法对环境污染严重,限制了该方法的应用于推广。激光清洗后的铁锈、氧化层将转变为细小的固体颗粒,最终通过吸尘装置进行回收,不会对环境造成污染。而且激光清洗不需要任何化学试剂,不产生废液。


2)激光清洗效率高、易于实现自动化。

传统手工清洗、机械烤铲清洗方法不仅效率低、对舰船基体有损伤,而且清洗过程中产生的微小颗粒对工作人员的身体健康产生严重危害。激光可以通过光纤进行传输,而且激光清洗是非接触式清洗,具有很高的适应性和清洗效率,可以由机器人搭载,精准控制。


3)激光清洗成本低、光洁度好。

激光清洗设备将电能转化为光能,只需要电费和常规维护费用,不会引入其他清洗试剂的成本,研究表明,一架中型运输机大修脱漆时,需要脱漆剂2.4t。若采用激光清洗技术,将极大的节约飞机维护成本。此外,相比于传统手工打磨,激光清洗的效率更高,速率提高十倍以上,使得生产成本大幅度降低。激光清洗后的表面呈金属光亮,表面光洁度较高。


4)激光清洗不会影响材料的性能。

激光清洗采用非接触式清洗方式,清洗过程不会引入强酸等腐蚀介质,从而避免了舰船材料被腐蚀的风险。激光清洗的冷加工特性使得清洗过程对材料的热输入非常小,不影响材料性能。


5)激光清洗不会二次返锈。

由于化学清洗、超高压水射流除锈所用的介质含有水,除锈后的钢板表面比较潮湿,按触空气后,在较短时间内钢板表面就产生浮锈。称这种产生浮锈的现象为二次返锈。浮锈的存在会影响钢板与涂料间的附着力,导致涂料剥离脱落,使钢板产生腐蚀。而激光清洗无需水等介质,直接利用激光束清洗,不会引起二次返锈问题。


6)激光清洗设备方便快捷

设备容易装配,操作方便,具有效率高、机动灵活、容易实现自动化等特点,适合于去除各种金属、半导体晶片、陶瓷、磁性材料、塑料和光学部件等材料的表面污染层,并且可以远距离通过工业电视进行实时监视,或者通过固体表面反射测量系统来控制清洗效果。

激光清洗技术已经在国外装备中成功应用,但是国内刚刚起步,尚未有在我国新型装备,如飞机、航空发动机、舰船等方面工程应用的报道,相关技术、材料、工艺等正在研究之中。

在经济上,激光清洗技术不仅简化工序、提高效率,还可以有效节约材料、降低成本,罗罗公司内部资料显示:激光清洗技术用于航空发动机、飞机机身壁板、运载火箭等关键部件的生产与维修制造中,预期年经济效益达到3亿元,社会效益将达到20亿元。在安全上,激光清洗技术不仅不损伤零件基体材料,也不对人体健康和环境构成危害。在质量与效率上,激光清洗技术使得相关零部件的维修质量、效率更高,使用寿命更长。