激光除銹機(jī)激光清洗的原理和方法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)。在激光清洗機(jī)處理中,主要利用了激光的以下特性:
1、 激光可以實現(xiàn)能量在時間和空間上的高度集中,聚焦的激光束在焦點附近可產(chǎn)生幾千度甚至幾萬度的高溫,使污垢瞬間蒸發(fā)、氣化或分解。
2、激光束的發(fā)散角小,方向性好,通過聚光系統(tǒng)可以使激光束聚集成不同直徑的光斑。在激光能量相同的條件下,控制不同直徑的激光束光斑可以調(diào)整激光的能量密度,使污垢受熱膨脹。當(dāng)污垢的膨脹力大于污垢對基體的吸附力時,污垢便會脫離物體的表面。
3、激光光束可以通過在固體表面產(chǎn)生超聲波,產(chǎn)生力學(xué)共振,使污垢破碎脫落。
激光清洗技術(shù)正是利用了上述激光的特性從而達(dá)到清洗的目的。根據(jù)被清洗基體物質(zhì)與被清除污垢的光學(xué)特性,可以將激光清洗機(jī)理分為兩大類:
一類是利用清洗基片(也稱為母體)與表面附著物(污物)對某一波長激光能量的吸收系數(shù)具有很大的差別。輻射到表面的激光能量大部分被表面附著物所吸收,從而受熱或氣化蒸發(fā),或瞬間膨脹,并被形成的氣流帶動,脫離物體表面,達(dá)到清洗目的。而基片由于對該波長的激光吸收能量極小,不會受到損傷。對此類激光清洗,選擇合適的波長和控制好激光能量大小,是實現(xiàn)安全清洗的關(guān)鍵。
另一類適用于清潔基片與表面附著物的激光能量吸收系數(shù)差別不大,或基片對涂層受熱形成的酸性蒸氣較為敏感,或涂層受熱后會產(chǎn)生有毒物質(zhì)等情況的清洗方法。該類方法通常是利用高功率高重復(fù)率的脈沖激光沖擊被清洗的表面,使部分光束轉(zhuǎn)換成聲波。聲波擊中下層硬表面后,返回的部分與激光產(chǎn)生的入射聲波發(fā)生干涉,產(chǎn)生高能波,使涂層發(fā)生小范圍的爆炸,涂層被壓成粉末,再被真空泵清除,而底下的基片卻不會損傷。
從方法上分析,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,常用的是前3種方法。第4種方法僅應(yīng)用于石質(zhì)文物的清洗中,而一個完整的激光清洗系統(tǒng)包括:激光器或YAG激光器)、試樣加工臺、導(dǎo)光系統(tǒng)、控制臺、輔助系統(tǒng)(如量熱計、光束輪廓儀及其附件)。對于激光+液膜的清洗方法,還有液膜沉積系統(tǒng)。當(dāng)采用激光+惰性氣體的清洗方法時,還應(yīng)該包括惰性氣體的進(jìn)入和排除系統(tǒng)。