6月9日，由中國高科技行業(yè)門戶OFweek維科網(wǎng)主辦、OFweek維科網(wǎng)·激光承辦的激光清洗在線技術(shù)研討會成功召開，邀請行業(yè)內(nèi)科研與企業(yè)界專業(yè)人士，聚焦國內(nèi)激光清洗技術(shù)趨勢及應(yīng)用，針對技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，深入講解并探討激光清洗解決方案及產(chǎn)業(yè)布局，就最前沿的激光清洗技術(shù)、行業(yè)趨勢、應(yīng)用案例、解決方案等與參會者溝通互動。
以下為參會嘉賓精彩報告分享
中科院院士、天津大學(xué)精儀學(xué)院教授 姚建銓
從智能制造談未來激光清洗的發(fā)展方向
姚建銓院士以“從智能制造談未來激光清洗的發(fā)展方向”為主題帶來了精彩分享。他首先介紹了現(xiàn)如今我們已進(jìn)入以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等科技實(shí)現(xiàn)智能制造的新時代。制造業(yè)是立國之本、興國之器，而激光制造是智能制造中的佼佼者及核心技術(shù)之一。
激光清洗具備安全、環(huán)保、精準(zhǔn)、低耗能、適用性和機(jī)動性強(qiáng)的優(yōu)勢，是由高強(qiáng)度的光束、短脈沖激光及污染層之間的相互作用所導(dǎo)致的光物理反應(yīng)。與傳統(tǒng)的機(jī)械清洗法、化學(xué)清洗法和超聲波清洗法(濕清洗工藝)不同、它不需要任何破壞臭氧層的CFC類有機(jī)溶劑，無污染，無噪聲，對人體和環(huán)境無害，是一種“綠色”清洗技術(shù)。
據(jù)姚建銓院士介紹，國外激光清洗的去污范圍非常廣泛，從厚銹層到激光表面微細(xì)顆粒都可以去除，目前發(fā)達(dá)國家對于激光清洗的應(yīng)用并不陌生，已有近30年的使用經(jīng)驗(yàn)。目前歐美國家的激光清洗市場表現(xiàn)穩(wěn)定，但由于市場空間有限，并沒有表現(xiàn)出爆發(fā)性增長，真正的大市場在中國以及一些新興工業(yè)國家。激光清洗不但可以用來清洗有機(jī)的污染物，也可以用來清洗無機(jī)物。除了模具、武器裝備、飛機(jī)舊漆、金屬銹蝕等，噴涂電鍍工藝前預(yù)處理等，建筑、文物保護(hù)與國防，生活用品與家用等領(lǐng)域也可應(yīng)用激光清洗技術(shù)。
激光清洗應(yīng)用
對于激光清洗的國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀，姚建銓院士表示目前還存在一些問題：一是用于清洗的國產(chǎn)激光器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化還落后國外廠家很多;二是激光清洗工藝應(yīng)用點(diǎn)很多，但沒有形成成熟的體系;三是尚未有具備指導(dǎo)性的檢測方法、儀器和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
目前，由姚建銓院士帶領(lǐng)的團(tuán)隊正集合國內(nèi)激光器生產(chǎn)企業(yè)、激光清洗技術(shù)研究所和高校、集成單位和應(yīng)用單位四類代表性組織，聯(lián)合成立專家委員會及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)籌備組，為激光清洗技術(shù)和產(chǎn)業(yè)指引方向。
山東省科學(xué)院激光研究所副研究員 、強(qiáng)遠(yuǎn)激光副總經(jīng)理及技術(shù)總監(jiān) 任遠(yuǎn)
激光清洗輪胎模具的應(yīng)用研究
山東省科學(xué)院激光研究所副研究員、山東產(chǎn)研強(qiáng)遠(yuǎn)激光科技有限公司副總經(jīng)理/技術(shù)總監(jiān)任遠(yuǎn)先生以“激光清洗輪胎模具的應(yīng)用研究”為主題進(jìn)行了分享。
對于輪胎，大家并不陌生。輪胎模具的理想清洗狀態(tài)包括：在線、自動、無死角、無損傷、不降溫。任遠(yuǎn)博士介紹，相較于傳統(tǒng)的人工打磨、干冰清洗與拋丸噴砂清洗方式，激光清洗能夠不損傷基材，延長模具使用壽命，自動在線清洗裝備，無需拆模具，提升生產(chǎn)效率。
激光研究所始建于1978年，激光所自2015年起成立激光清洗團(tuán)隊，對激光清洗核心器件、工藝及裝備開展研發(fā)，目前已成立專門成果轉(zhuǎn)化企業(yè)——山東產(chǎn)研強(qiáng)遠(yuǎn)激光科技有限公司，專注于激光清洗技術(shù)推廣，致力于提高我國清洗行業(yè)技術(shù)水平。通過一系列工藝論證以及輪胎模具激光清洗最優(yōu)路徑規(guī)劃，進(jìn)行輪胎模具激光清洗裝備開發(fā)。
脈沖固體激光清洗設(shè)備
在激光清洗領(lǐng)域，強(qiáng)遠(yuǎn)激光歷時6年研發(fā)，定型多個系列產(chǎn)品。任遠(yuǎn)博士介紹了包括清洗用固體激光器、激光清洗單機(jī)、移動式清洗平臺、激光清洗解決方案等產(chǎn)品及應(yīng)用情況。公司研發(fā)的清洗用固體激光器、激光清洗單機(jī)打破國外大能量固體清洗激光設(shè)備壟斷，該設(shè)備清洗頭質(zhì)量2kg，優(yōu)于國外進(jìn)口設(shè)備，設(shè)備參數(shù)國內(nèi)領(lǐng)先，已在軌道交通、航空航天等領(lǐng)域開展示范應(yīng)用;自動激光清洗裝備制造針對輪胎、軌道交通燈行業(yè)，開發(fā)移動式清洗平臺，已與客戶簽訂多臺訂單，獲得客戶高度認(rèn)可;便攜式激光清洗機(jī)設(shè)備激光功率100-300W應(yīng)用于焊縫清理、局域污物去除、精密清洗高功率連續(xù)激光清洗機(jī)設(shè)備功率1000-2000W高效去除金屬表面銹蝕。
華中科技大學(xué)教授、武漢翔明激光總經(jīng)理 王春明
激光清洗原理、工藝與應(yīng)用分析
華中科技大學(xué)教授、武漢翔明激光科技有限公司總經(jīng)理王春明先生以“激光清洗原理、工藝與應(yīng)用分析”為主題做了報告分享。
翔明激光成立于2016年位于武漢中國光谷，公司主營激光清洗裝備，依托華中科技大學(xué)雄厚科研實(shí)力，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，已申請50+項專利。翔明激光致力于“讓綠色清洗成為每一個車間的標(biāo)配”。
王春明介紹了激光清洗技術(shù)的發(fā)展歷史，激光清洗技術(shù)自1965年由Schawlow,A.,L首次提出，華中科技大學(xué)最早在2000年研究YAG脈沖激光在鋁板脫漆、輪胎清理表面橡膠層的工藝與機(jī)理。激光清洗可廣泛應(yīng)用于除銹、除油、除漆、剝除涂層(鍍鋅層、鍍鋁層、防護(hù)涂層等)、去除合金(鋁合金、鈦合金、銅合金)氧化膜、焊前預(yù)處理及焊后清理。
王春明以激光清洗的典型應(yīng)用案例為大家做了具體介紹。例如，白車身頂蓋側(cè)圍釬焊前激光清洗，焊前不清洗，則焊縫表面易出現(xiàn)氣孔缺陷;齒輪焊接前防銹油激光清洗，激光清洗后工件表面油污得到徹底清洗，且齒輪表面原有的機(jī)加工刀痕仍清晰可見，證明清洗的無損性。另外，從經(jīng)濟(jì)效益來看，按年產(chǎn)100萬套齒輪計算，使用激光清洗代替超聲波清洗可節(jié)省116萬-196萬元。
齒輪焊接前防銹油激光清洗
對于激光清洗技術(shù)的未來的發(fā)展趨勢，王春明認(rèn)為包含三個方面：一是交叉化，即工藝、機(jī)理與設(shè)備發(fā)展方向?qū)⒔徊?二是普及化，激光清洗正在滲透各行各業(yè);三是標(biāo)準(zhǔn)化，亟需提升產(chǎn)業(yè)體量，通過模塊化改變激光清洗技術(shù)的非標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀，模塊化之后實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，降低成本、提高性價比。
新加坡南洋理工大學(xué)博士、杰普特技術(shù)總監(jiān) 張楠
光纖激光器在激光清洗中的開拓及展望
深圳市杰普特光電股份有限公司技術(shù)總監(jiān)張楠女士以“光纖激光器技術(shù)在激光清洗中的開拓及展望”為主題，從激光光源的角度進(jìn)行了分享，介紹了單模/多模/多模合束/復(fù)合光斑激光器的主要參數(shù)，不同光斑模式下的應(yīng)用機(jī)理和特點(diǎn)。
張楠重點(diǎn)以MOPA光纖激光器進(jìn)行了介紹，MOPA光纖激光器是主振蕩放大，電調(diào)制半導(dǎo)體激光器作為種子源，經(jīng)過光纖放大器放大，其特點(diǎn)一是脈寬調(diào)制與重復(fù)頻率獨(dú)立;二是脈寬可調(diào)范圍廣，重頻可調(diào)范圍寬。
此外，從光斑分布來說，多模激光的光斑分布與平頂光斑分布類似。對比高斯光斑與平頂光斑，高斯光束的中心能量密度高，邊緣能量密度低，平頂光束的中心及邊緣能量密度差異小。高斯光斑和勻化光斑均有不同的應(yīng)用場景，但若高斯光斑中心能量密度過高，清洗時可能會損傷基體。因此，勻化光斑可以較好緩解基體損傷問題，提高加工效率和加工效果。
張楠還通過具體的單模激光器清洗、多模激光器清洗、復(fù)合清洗案例進(jìn)行了講解。以單模激光器鐵軌清洗為例，鐵路的鐵軌是由高錳鋼組成的，含有大量的碳元素和錳元素，其抗磨、耐壓、硬度非常強(qiáng)，日積月累的銹蝕對鐵軌侵蝕導(dǎo)致軌面不平產(chǎn)生顛簸，同時影響火車接受信號導(dǎo)致故障，采用CL單模系列激光器，可以很好地實(shí)現(xiàn)銹層的去除。而采用CL多模系列激光器，不傷基材，焦深長，較好適用于精密模具清洗。
杰普特激光清洗產(chǎn)品矩陣
在復(fù)合清洗案例中，復(fù)合光源清洗相比純脈沖清洗效率更快，脈沖激光清洗中材料散熱快，復(fù)合清洗可讓材料保持高溫狀態(tài)，輔助脈沖清洗效果;但復(fù)合光源清洗過程中熱累積相對較大，因此，清洗較厚的銹、漆層，對基材損傷要求不高、追求高效可優(yōu)先選擇復(fù)合光源。
維科網(wǎng)激光 行業(yè)副主編 王云濤
激光清洗行業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)
維科網(wǎng)激光行業(yè)副主編王云濤以“激光清洗行業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn)”為主題，從激光清洗行業(yè)的發(fā)展及成就、激光清洗大范圍推廣存在的挑戰(zhàn)以及激光清洗面臨的發(fā)展機(jī)遇三個方面進(jìn)行了分享。
早期我國激光清洗功率較低，造成這一瓶頸的根源在于我國缺乏自主研發(fā)的高功率激光光源。為打破這一局面，國內(nèi)眾多科研院所、激光企業(yè)紛紛投入大量資金、人力，進(jìn)行核心器件、應(yīng)用工藝的研發(fā)，目前已取得諸多突破。
從應(yīng)用端來看，激光清洗優(yōu)勢明顯，行業(yè)發(fā)展取得多項成就。例如，武漢翔明激光針對高鐵制造應(yīng)用場景對激光清洗技術(shù)做了多項改進(jìn)研發(fā)，開發(fā)出了應(yīng)用于高鐵車體焊接的焊前焊后清洗技術(shù)，也就是目前已廣泛應(yīng)用的清焊一體設(shè)備。在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，2022年1月，強(qiáng)遠(yuǎn)激光牽頭制定了兩項航天領(lǐng)域激光清洗團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)體系在此領(lǐng)域的空白。
談及激光清洗大范圍推廣存在的問題，主要包括三個方面：一是清洗參數(shù)需反復(fù)探索，增加下游應(yīng)用成本;二是各領(lǐng)域清洗機(jī)理不同，標(biāo)準(zhǔn)化程度低;三是清洗效率有所提升，但復(fù)雜工件清洗效率較低，在實(shí)際的清洗過程中，部分工件呈不規(guī)則形狀，存在著許多復(fù)雜結(jié)構(gòu)與縫隙等不易清洗到的部位。
最后，放眼未來，激光產(chǎn)業(yè)是我國高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)方向之一，激光清洗技術(shù)的發(fā)展也符合相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策。在政策方面，由于生態(tài)環(huán)保形式嚴(yán)峻，激光清洗作為“綠色”清洗技術(shù)大有可為;在技術(shù)方面，激光清洗領(lǐng)域發(fā)明專利申請數(shù)量高速增長。進(jìn)入21世紀(jì)后，江蘇大學(xué)、哈工大、中科院半導(dǎo)體研究所、山東省科學(xué)院激光研究所、大族激光、銳科激光、水滴激光、強(qiáng)遠(yuǎn)激光等一大批科研單位與企業(yè)逐漸加大激光清洗研究力度，為激光清洗技術(shù)的發(fā)展與積累貢獻(xiàn)力量，國內(nèi)激光清洗領(lǐng)域發(fā)明專利申請數(shù)量開始逐漸上升。同時，激光清洗技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入“全生命周期成本可行”階段，以輪胎模具清洗為例，現(xiàn)行輪胎模具領(lǐng)域較為環(huán)保的清洗方式為干冰清洗，相比干冰清洗方式，激光清洗在輪胎模具領(lǐng)域已經(jīng)呈現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢。
圖表：全球激光清洗市場規(guī)模及增速清洗
在市場方面，國產(chǎn)激光器崛起帶動光源價格下滑，激光清洗設(shè)備性價比優(yōu)勢凸顯;應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，大型裝備領(lǐng)域成為下一個發(fā)力點(diǎn);工業(yè)清洗市場廣闊，激光清洗大有可為。
此文來自于：維科網(wǎng)激光