激光清洗技术在轨道车辆中的应用

2025-12-24 21:38:42

　　

　　近二十年来，人们一直在研究开发各种新的有利于环境保护的清洗技术，激光清洗技术就是 其中之一。激光清洗技术是指采用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生 瞬间蒸发或剥离，从而达到清洁净化的工艺过程。激光清洗是一种”绿色”的清洗方法，可以 有效去除微米、亚微米级颗粒，它具有适用范围广、清洗效率高、设备寿命长、运行成本低、 可实现自动化操作等优点。尽管传统的清洗方法还在较大范围内使用，但是随着激光器及相关 技术的逐渐成熟，激光清洗技术也相应地加快了发展。在许多场合已成为不可替代的技术。

　　1.1 激光清洗技术背景 传统的清洗方法种类繁多，如机械清洗法、化学清洗法、超声波清洗法等。但是，这些方法

　　存在自身的局限性： • 机械清洗方法无法满足高清洁度的清洗要求，且容易损伤基底材料； • 化学清洗法容易导致环境污染，清洗效率和清洁度也很有限； • 而超声波清洗法对次微米级的污物颗粒无能为力，清洗后工件的干燥也是一大难题。

　　工业上针对铝合金氧化膜的清洗方法仍旧以机械打磨清洗为主，其低效、高耗、粉尘大的 特点在当前的政策环境下越来越不符合要求，终将被一种高效、节能、环保的清洗方法— —激光清洗所取代。

　　• 物体表面吸收激光能量，污染物受热膨胀，从而克服表面结合力而脱离物体表面； • 激光束在焦点处产生的高温，使污染物瞬间燃烧、汽化、蒸发或分解； • 高频率的脉冲激光冲击物体表面，在基材表面产生力学共振而使基材表面污染物破碎脱落；

　　1.2 激光清洗技术简介 激光清洗原理：就是把高亮度和方向性好的连续或脉冲激光，通过光学聚焦和光斑整形后， 利用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、锈蚀或涂层产生振动、熔化、燃烧，甚至 气化等一系列复杂的物理化学过程。最终使污染物瞬间蒸发或剥离，同时不损坏材料本身， 达到洁净清洗对象的工艺过程。

　　激光清洗优点：绿色环保、适用范围广、清洗效率高、清洗彻底、运行成本低、自控性强

　　1.2 激光清洗设备介绍 激光清洗设备：成套的激光清洗设备投入实际工业的应用中，其平均功率从20w~1000w左右 。而设备系统结构并没有一个统一的标准，它需要根据具体的清洗方法、基材和污物结合状 况、清洗质量和效率要求以及使用环境等因素决定。但是，它们在一些基本的结构上还是大 致相同的。一套完整的激光清洗设备的构造主要包括激光器、移动平台、实时监测系统、半 /自动控制操作系统及其它辅助系统等部分。

　　激光清洗后材料表面发生什么变化 ？氧化物真的刚好完全从基底表面 清除掉？

　　清洗后对材料之后的服役行为是否 有影响？采用此种材料列车运行是 否安全可靠？

　　为了了解激光清洗技术 ，前期工艺探索试验主要有多种基材及清洗类型的试验件，其相

　　应的尺寸和清洗面积等参数如下表所示。基础试验的主要任务是对前期探索的工艺进行稳定

　　1.1 激光清洗技术背景 1.2 激光清洗技术简介 1.3 激光清洗设备介绍

　　二 激光清洗技术研究内容及技术路线 激光清洗技术焦点问题 2.3 激光清洗技术基础工艺研究

　　3.1 激光清洗技术应用小结 3.2 激光清洗技术存在的问题 3.3 激光清洗技术注意事项

　　高污染、清理尺寸受限 噪声污染大、损伤严重、劳动强度大 尺寸受限、液体浸润

　　➢ 易于自动化--方便集成使用、高效率 ➢ 绿色环保--无化学试剂、无溶解剂、噪音小

　　激光清洗设备的工作过程：首先由自动控制系统发送工作指令给激光器，激光器发出的激光 束经过光束传输和调整后照射到被清洗样件表面污物。同时，监测系统监控着样PG电子官网件的清洗情况， 自动控制操作系统根据其反馈的信息决定完成或继续清洗。下面通过激光清洗设备基本结构和成 套设备来介绍目前设备发展情况。

　　激光清洗的发展与研究主要是以干式和湿式两种清洗方法为主线，激光湿式清洗在某些应 用方面可以达到更优的清洗效果，但其清洗工艺相对复杂。工业生产中主要的清洗方法还有激 光惰性气体法，即激光辐射的同时，用惰性气体吹向工件表面，当污染物从表面剥离后，就被 气体远远吹离表面，避免清洁表面再次污染和氧化。此外，还有激光化学方法，即激光的作用 是使污染物松散，再用非腐蚀性化学方法去污，该方法仅见于艺术品的清洗保护中。 激光清洗 的实质是激光与污染物层之间发生复杂的物理化学等反应。目前，清洗机制主要有三种：