其物理原理如下所示:
(a)激光器发射的光束被需处理表面上的污染层所吸收,发生汽化。
(b)大能量的吸收形成急剧膨胀的等离子体并产生冲击波。
(c)冲击波使污染物变成碎片并被剥除。
等离子体的产生存在两个阈值。阈值取决于被去除的污染层或氧化层,只在能量密度高于这一阈值的情况下,才会产生等离子体。同样,它的出现还存在第二个阈值,如果能量密度超过这一阈值,则基底材料将被破坏。为保证基底材料的安全并进行有效的清洁,必须根据情况调整激光参数,使光脉冲的能量密度严格处于两个阈值之间,这就保证了激光清洗的自控性。能量密度高于阈值的光脉冲将一直剔除污染物,直到达到基底材料为止。然而,因为其能量密度低于基底材料的破坏阈值,所以基材不会遭到破坏。
与普通的化学清洗法和机械清洗法相比,激光清洗具有如下特征:
对比项目 | 激光清洗 | 化学清洗 | 机械刷磨 |
清洗方式 | 非接触式(激光) | 接触式(化学试剂) | 接触式(机械/砂纸) |
清洗效果 | 速度快、洁净度高 | 速度慢、不均匀 | 速度慢、不均匀 |
清洗效率 | 高 | 低 | 低 |
工件损伤 | 无损伤 | 有损伤 | 有损伤 |
加工精准度 | 可控、精准度高 | 不可控、精准度低 | 不可控、精准度不高 |
对环境的影响 | 无污染 | 化学污染 | 粉尘污染 |
加工耗材 | 电 | 大量化学清洗剂 | 砂纸、砂轮、油石等 |
操作方式 | 手持或自动化 操作简单 | 工序流程复杂 对操作人员要求高 | 耗费大量人工人力 |
激光清洗技术是一种的“干式"清洗过程,是一种“绿色"清洗工艺,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,清洁度远远高于传统清洗工艺;适用于几乎所有固体基材,从大的块状污物(手印、锈斑、油污、油漆)到小的微细颗粒(如金属超细微粒、灰尘)均可以采用此方法进行清洗。