激光清洗對我國環(huán)保工作的影響
作為世界公認(rèn)的制造大國，中國在工業(yè)化道路上大步前進(jìn)、取得巨大成就的同時，也導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境惡化和工業(yè)污染。近年來，我國環(huán)境保護(hù)法規(guī)要求越來越嚴(yán)格，導(dǎo)致一些企業(yè)被關(guān)停整改。一刀切的環(huán)保風(fēng)暴對經(jīng)濟(jì)帶來一些影響，改變傳統(tǒng)的污染生產(chǎn)模式才是關(guān)鍵。隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們逐漸探索出各種有利于環(huán)境保護(hù)的技術(shù)，激光清洗技術(shù)就是其中之一。激光清洗技術(shù)是近十年來新興應(yīng)用的一種工件表面清洗技術(shù)，它以自身的優(yōu)勢和不可替代性在許多領(lǐng)域中正逐步取代傳統(tǒng)清洗工藝。
傳統(tǒng)的清洗方法包括機(jī)械清洗法、化學(xué)清洗法和超聲波清洗法，機(jī)械清洗法即采用刮、擦、刷、噴砂等機(jī)械手段去除表面污物；濕法化學(xué)清洗法是利用有機(jī)清洗劑，通過噴、淋、浸泡或高頻振動等措施去除表面附著物；超聲波清洗法是將被處理零件放入清洗劑中，利用超聲波產(chǎn)生的振動效應(yīng)除去污垢。目前這三種清洗方法在我國清洗市場中仍占主導(dǎo)地位，但均會不同程度產(chǎn)生污染物，在環(huán)境保護(hù)和高精度要求下其應(yīng)用受到很大的限制。
激光清洗技術(shù)是指利用高能高頻激光束照射工件表面，使表面的污物、銹斑或涂層發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離，高速有效地清除清潔對象表面附著物或表面涂層，從而達(dá)到潔凈的激光工藝過程。激光的特點是具有高方向性，單色性，高相干性和高亮度。通過透鏡的聚焦和Q開關(guān)，可以把能量集中到一個很小的空間范圍和時間范圍內(nèi)。從方法上再細(xì)分，激光清洗方法有4種：
1、激光干洗法，即采用脈沖激光直接輻射去污；
2、激光+液膜方法，即首先沉積一層液膜于基體表面，然后用激光輻射去污；當(dāng)激光照射于液膜上時，液膜急劇受熱，產(chǎn)生爆炸性汽化，爆炸性沖擊波使基體表面的污物松散。并隨沖擊波飛離加工物體表面，達(dá)到去污的目的。
3、激光+惰性氣體的方法，即在激光輻射的同時，用惰性氣體吹向基體表面，當(dāng)污物從表面剝離后會立即被氣體吹離表面，以避免表面再次污染和氧化；
4、運用激光使污垢松散后，再用非腐蝕性化學(xué)方法清洗。
目前，由于我國高端制造業(yè)的發(fā)展及環(huán)保要求的不斷提高，傳統(tǒng)清洗技術(shù)（化學(xué)法、機(jī)械打磨法）已遠(yuǎn)不能滿足我國工業(yè)化生產(chǎn)的需求，清洗技術(shù)的落后限制我國部分重要行業(yè)正常生產(chǎn)運行。因此，激光清洗技術(shù)作為綠色、高效制造的代表，在我國高端制造業(yè)快速發(fā)展的情況下具有廣闊的市場規(guī)模。
與傳統(tǒng)的清洗方法相比，激光清洗是一種“綠色”的清洗方式，具有無法比擬的優(yōu)點：無需使用任何化學(xué)藥劑和清洗液，清洗下來的廢料基本上都是固體粉末，體積小，易于存放，可吸附回收，無光化學(xué)反應(yīng)、不會產(chǎn)生噪音和環(huán)境污染，同時又不損害操作人員的健康，易于實現(xiàn)自動化控制，實現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控清洗。
激光清洗在各領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用
模具清洗。激光可實現(xiàn)模具無接觸清洗，對模具表面十分安全，可以確保其精度，并且可以清洗傳統(tǒng)清洗方法無法清除的亞微米級污物顆粒，實現(xiàn)真正的無污染、高效、高質(zhì)清洗。
精密儀器工業(yè)中的精確去酯清洗。精密機(jī)械工業(yè)常常需對零件上用來潤滑和抗腐蝕的酯類及礦物油加以清除，通常是用化學(xué)方法，而化學(xué)清洗往往仍有殘留物。激光去酯可以將酯類及礦物油完全去除，不損傷零件表面。激光促使零件表面氧化物薄層爆炸性氣化形成了沖擊波，導(dǎo)致污物去除，而非機(jī)械互作用。
鋼軌清洗。目前，鋼軌焊前清洗全部采用砂輪、砂帶打磨式清洗，基材損傷嚴(yán)重，殘余應(yīng)力嚴(yán)重，并且每年消耗大量砂輪耗材，成本高，對環(huán)境造成嚴(yán)重粉塵污染。激光清洗可為我國高速鐵路鋪軌生產(chǎn)提供高質(zhì)、高效的綠色清洗技術(shù)，解決以上問題，消除無縫鐵軌孔洞、灰斑等焊接缺陷，提高我國高速鐵路運行的穩(wěn)定性及安全性。
航空領(lǐng)域。飛機(jī)的表面過一定時間后要重新噴漆，但是噴漆之前需要將原來的舊漆完全除去。化學(xué)浸泡/擦拭是航空領(lǐng)域的主要脫漆方法，該方法造成了大量化學(xué)附屬廢物，也無法實現(xiàn)局部檢修脫漆，該工序工作量繁重、危害健康。激光清洗可實現(xiàn)飛機(jī)蒙皮表面涂漆的高質(zhì)量去除，且易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。目前，該技術(shù)在國外已開始應(yīng)用于部分高端機(jī)型的維護(hù)。
船舶領(lǐng)域。目前船舶產(chǎn)前清洗主要采用噴砂方法，噴砂方法對周圍環(huán)境造成了嚴(yán)重的粉塵污染，已逐漸被禁用，從而導(dǎo)致船舶生產(chǎn)企業(yè)的減產(chǎn)，甚至停產(chǎn)。激光清洗技術(shù)將為船舶表面防腐噴涂提供綠色無污染清洗方案。
軍工領(lǐng)域。激光清洗技術(shù)在武器維護(hù)保養(yǎng)上廣泛應(yīng)用。采用激光清洗系統(tǒng)，可以高效、快捷地清除銹蝕、污染物，并可以對清除部位進(jìn)行選擇，實現(xiàn)清洗的自動化。采用激光清洗，不但清潔度高于化學(xué)清洗工藝，而且對于物體表面幾乎無損害。
上述領(lǐng)域不少屬于國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，激光清洗技術(shù)添入其中后，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益是十分可觀的，利用我國現(xiàn)有的激光技術(shù)條件，開發(fā)配套的激光清洗設(shè)備，并使其在短時間內(nèi)實用化、產(chǎn)業(yè)化、是完全可能的，對推動高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展本身亦具有重要意義。
激光清洗行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和前景
激光清洗技術(shù)應(yīng)用在歐洲推廣應(yīng)用至今已數(shù)年了，并且已有產(chǎn)品，而我國僅剛剛起步，主要是激光設(shè)備的投資昂貴，普遍應(yīng)用還有一定難度。我國激光清洗技術(shù)的研究和設(shè)備的開發(fā)基本上是跟蹤國外的發(fā)展，雖然在較短時間內(nèi)取得了一些成果，但是與國外相比存在明顯的差距。
2010年，中國工程物理研究院激光聚變中心在國內(nèi)最早嘗試開發(fā)了激光清洗設(shè)備，并成功運用在云岡石窟、石壁、石像、壁畫等文物古跡。接著幾年內(nèi)國內(nèi)各種科研機(jī)構(gòu)關(guān)于激光清洗工藝的論文逐漸增加，業(yè)界對激光清洗技術(shù)的關(guān)注度也逐漸增加，不少企業(yè)嘗試研發(fā)激光清洗設(shè)備。
目前，我國激光清洗產(chǎn)業(yè)主要集中在：珠江三角洲、長江三角洲、華中地區(qū)和環(huán)渤海地區(qū)的4個產(chǎn)業(yè)帶，出現(xiàn)了以大族激光、銘鐳激光、創(chuàng)鑫激光、武漢中國航天三江研究院、銳科激光、北京國科世紀(jì)、江蘇中科四象、帝耐激光、鞍山紫玉激光等為代表性的企業(yè)。
激光清洗技術(shù)作為一項綠色、高效的清洗技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的，市場前景十分廣闊。然而我國現(xiàn)在激光清洗方面的研究還是不夠的，如果能夠利用我們現(xiàn)有的激光技術(shù)，開發(fā)配套的激光清洗設(shè)備，并使之投入生產(chǎn)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，相信隨著激光器成本的下降，必將使得激光清洗技術(shù)逐漸得以普及，工藝的革新替代可以從源頭上減少污染源，真正推動我國環(huán)境保護(hù)工作的落實。
激光清洗技術(shù)作為激光制造中的一種先進(jìn)技術(shù)，在工業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用價值潛力巨大，大力發(fā)展激光清洗技術(shù)對我國高端激光制造技術(shù)與裝備國際競爭力的大幅提升、經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展具有非常重要的戰(zhàn)略意義，國家科技與環(huán)保相關(guān)部門應(yīng)該給予更多的重視。
