劉志同
摘要:激光清洗是一種新型的表面處理技術(shù),該技術(shù)具有非接觸型、降噪降塵、同時去除銹蝕、涂層、油污等各類表面污染物的特點,是降低勞動強度,改善施工環(huán)境的有效方式。由于尚未完全成熟的除銹技術(shù),除銹效果基本滿足要求、施工效率相對偏低,暫時無法滿足大面積的除銹施工,對局部狹小區(qū)域的除銹具有明顯優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞:激光清洗;船舶涂裝;施工;應(yīng)用探索
1.激光清洗原理
激光清洗技術(shù)是指利用高頻高能激光脈沖照射工件表面,涂覆層可以瞬間吸收聚焦的激光能量,使表面的油污、銹斑或涂層發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離,高速有效地清除表面附著物或表面涂層的清潔方式,而作用時間很短的激光脈沖,不會傷害金屬基材。
激光清洗技術(shù)通過能量集中的單一波長聚焦于工件表面,覆蓋層(氧化物,鐵銹,油漆)對激光能量吸收率高,金屬基材對該波長激光吸收率低,使表面的覆蓋物由于熱膨脹而剝離或氣化;并通過調(diào)整光斑尺寸改變激光能量集中程度,通過調(diào)整激光的頻率在工件表面形成沖擊波清除工件表面剝離的污染物。
2.激光清洗技術(shù)調(diào)研
激光清洗是近10年來飛速發(fā)展的新型清洗技術(shù),現(xiàn)已應(yīng)用于磨具、汽車、航空等設(shè)備的清洗除污作業(yè),如果激光清洗后的鋼板可以達(dá)到造船行業(yè)要求,那么其意義是革命性的,在確保鋼板表面清潔的同時,替代傳統(tǒng)手工除銹除漆,改善施工環(huán)境,降低勞動強度,提高施工效率,展示出廣闊的發(fā)展前景。
激光清洗技術(shù)研究起步于80年代中期,清洗去污范圍非常廣泛,從厚銹層到拋光表面微顆粒,在微電子工業(yè)、藝術(shù)品保護(hù)和精密設(shè)備等區(qū)域應(yīng)用發(fā)展已非常成熟。國內(nèi)的激光清洗技術(shù)起步較晚,基本上處于跟蹤國外的發(fā)展,在除銹和清除牢固污染物方面的研究處于實驗階段。激光清洗技術(shù)的廣泛應(yīng)用前景值得投入人力物力,深入研究該技術(shù)和開發(fā)相關(guān)設(shè)備,盡快將此技術(shù)投入到工業(yè)化生產(chǎn)中。
3.激光清洗試驗論證
激光清洗主要是利用激光產(chǎn)生的高溫使表面的污物氣化,從而消融分解;同時通過高頻脈沖激光的作用,使基體表面和污物粒子產(chǎn)生振動,形成沖擊力使吸附表面的污物粒子脫離,達(dá)到去污的目的。
通過國內(nèi)外激光設(shè)備廠家的調(diào)研和現(xiàn)場試驗,了解到激光清洗設(shè)備的除銹除污效果較傳統(tǒng)打磨較好,且無明顯粉塵、煙霧等污染,調(diào)研及試驗過程中進(jìn)口設(shè)備的除銹效果及施工穩(wěn)定性明顯好于國產(chǎn)設(shè)備,激光清洗技術(shù)國產(chǎn)設(shè)備與進(jìn)口產(chǎn)品還具有一定的差距。
3.1試驗過程:
(1)2kw自動小車激光器:E級板手刷車間底漆65微米 清洗2次后微觀圖片,清潔光亮具有明顯粗糙度 全部清除后,基本無殘留。
(2)500w自動激光小車:921鋼板環(huán)氧底漆60微米清洗4次后微觀圖片,清潔光亮具有較小粗糙度,全部清除后,微量痕跡殘留 。
(3)80w便攜式激光器:E級板材A級銹蝕并油污,80W便攜設(shè)備清洗1次后,清潔光亮表面,無明顯粗糙度,全部清洗后,少量灰暗痕跡殘留。
30w便攜式激光器:921鋼板B級銹蝕 清洗后狀態(tài),表面清潔呈金屬光澤,局部殘留少量灰暗色斑跡。
3.2試驗結(jié)論:
(1)2Kw激光設(shè)備用于清洗車間底漆及環(huán)氧底漆:
1.清洗表面清潔光亮,達(dá)到涂層表面處理要求,效果優(yōu)于打磨處理,清洗后具有明顯粗糙度,利于后期涂裝施工作業(yè);
2.激光清洗對淺色系涂層清洗效果差,可以清除涂層,但施工效率降低;
3.單臺設(shè)備清洗鋼板至光亮,效率為2~3M2/h,施工效率相當(dāng)于1.5名打磨工;
4.激光所到之處均可以達(dá)到相應(yīng)的清洗效果,對于狹小難以接觸區(qū)域清洗具有明顯優(yōu)勢;
(2)500w激光設(shè)備用于清洗車間底漆及環(huán)氧底漆(深色系):
1.清洗表面清潔(略有殘留暗灰色斑),效果與打磨處理相似,清洗后具有一定粗糙度,利于后期涂裝施工作業(yè);
2.激光清洗對淺色系涂層清洗效果差,可以清除涂層,但施工效率降低;
3.單臺設(shè)備清洗鋼板至光亮,效率為1~1.5M2/h,施工效率相對較低;
4.激光所到之處均可以達(dá)到相應(yīng)的清洗效果,對于狹小難以接觸區(qū)域清洗具有明顯優(yōu)勢;
(3)80W便攜激光設(shè)備用于清洗銹蝕油污及旱煙污染:
1.清洗表面清潔光亮,基本達(dá)到涂層表面處理要求,清洗涂層效率低于清洗銹蝕油污,清洗后鋼板表面無明顯粗糙度;
2.清洗激光非長時間聚焦,不破壞完好涂層,尤其對淺色面漆涂層影響小;
3.激光清洗可去除完好涂層表面污染物及旱煙,清除狹小區(qū)域燒壞涂層及銹蝕;
(4)30W便攜激光設(shè)備用于清洗銹蝕油污及旱煙污染:
1.清洗表面清潔光亮,清洗涂層效率低于清洗銹蝕油污,清洗后鋼板表面無明顯粗糙度;
2.清洗激光非長時間聚焦,不破壞完好涂層,尤其對淺色面漆涂層影響小;
3.激光清洗可去除完好涂層表面污染物及旱煙,清除狹小區(qū)域燒壞涂層及銹蝕。
4.激光功率小,對完好涂層無明顯影響,清洗施工效率低;
4 總結(jié)
根據(jù)以上的試驗和調(diào)研我們可以看出,冷卻方式不同分為風(fēng)冷式和水冷式兩種,風(fēng)冷設(shè)備的體積相對較小,功率在30W-200W,可以制作成背包或者拉桿箱的形式,方便人力搬運上下船,用于船臺碼頭階段的小面積銹蝕和燒壞油漆去除。水冷設(shè)備功率在200W-2000W,由于功率較高必須采用水冷方式,設(shè)備體積較大,不方便移動,比較適合涂裝內(nèi)場固定施工方式,通過延長激光發(fā)生器到手柄之間的光纜長度來延伸工作面積,可以制作專用的操作平臺,用于小型的舾裝件面積除銹施工工作。
激光清洗作為一種新型的表面處理技術(shù),考慮到施工效率、生產(chǎn)成本等因素在目前階段還不能完全替代傳統(tǒng)的船舶打磨及沖砂等除銹方式,但隨著激光發(fā)生器、冷卻技術(shù)等的不斷進(jìn)步以及設(shè)備采購成本的降低,激光清洗這種清潔的施工方式會慢慢取代傳統(tǒng)的施工方式。
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