行業(yè)人士與你分享激光清洗行業(yè)趨勢(shì)、應(yīng)用案例

 2022-06-10

  6月9日,由中國(guó)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(huì)成功召開(kāi),邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)科研與企業(yè)界專業(yè)人士,聚焦國(guó)內(nèi)激光清洗技術(shù)趨勢(shì)及應(yīng)用,針對(duì)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(shì)、應(yīng)用案例、解決方案等與參會(huì)者溝通互動(dòng)。

  以下為參會(huì)嘉賓精彩報(bào)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(lái)激光清洗的發(fā)展方向

  姚建銓院士以“從智能制造談未來(lái)激光清洗的發(fā)展方向”為主題帶來(lái)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(shí)代。制造業(yè)是立國(guó)之本、興國(guó)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(dòng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),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(wú)污染,無(wú)噪聲,對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害,是一種“綠色”清洗技術(shù)。

  據(jù)姚建銓院士介紹,國(guó)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(guó)家對(duì)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(guó)家的激光清洗市場(chǎng)表現(xiàn)穩(wěn)定,但由于市場(chǎng)空間有限,并沒(méi)有表現(xiàn)出爆發(fā)性增長(zhǎng),真正的大市場(chǎng)在中國(guó)以及一些新興工業(yè)國(guó)家。激光清洗不但可以用來(lái)清洗有機(jī)的污染物,也可以用來(lái)清洗無(wú)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(guó)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(duì)于激光清洗的國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀,姚建銓院士表示目前還存在一些問(wèn)題:一是用于清洗的國(guó)產(chǎn)激光器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化還落后國(guó)外廠家很多;二是激光清洗工藝應(yīng)用點(diǎn)很多,但沒(méi)有形成成熟的體系;三是尚未有具備指導(dǎo)性的檢測(cè)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(duì)正集合國(guó)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(huì)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(duì)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(dòng)、無(wú)死角、無(wú)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(zhǎng)模具使用壽命,自動(dòng)在線清洗裝備,無(wú)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(duì),對(duì)激光清洗核心器件、工藝及裝備開(kāi)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(guó)清洗行業(yè)技術(shù)水平。通過(guò)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(kāi)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(shí)6年研發(fā),定型多個(gè)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(dòng)式清洗平臺(tái)、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(guó)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(guó)外進(jìn)口設(shè)備,設(shè)備參數(shù)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,已在軌道交通、航空航天等領(lǐng)域開(kāi)展示范應(yīng)用;自動(dòng)激光清洗裝備制造針對(duì)輪胎、軌道交通燈行業(yè),開(kāi)發(fā)移動(dòng)式清洗平臺(tái),已與客戶簽訂多臺(tái)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(bào)告分享。

  翔明激光成立于2016年位于武漢中國(guó)光谷,公司主營(yíng)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(shí)產(chǎn)權(quán),已申請(qǐng)50+項(xiàng)專利。翔明激光致力于“讓綠色清洗成為每一個(gè)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(jiàn),證明清洗的無(wú)損性。另外,從經(jīng)濟(jì)效益來(lái)看,按年產(chǎn)100萬(wàn)套齒輪計(jì)算,使用激光清洗代替超聲波清洗可節(jié)省116萬(wàn)-196萬(wàn)元。



  齒輪焊接前防銹油激光清洗

  對(duì)于激光清洗技術(shù)的未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),王春明認(rèn)為包含三個(gè)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(guò)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(jià)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(kāi)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(kāi)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(guò)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(lái)說(shuō),多模激光的光斑分布與平頂光斑分布類似。對(duì)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(chǎng)景,但若高斯光斑中心能量密度過(guò)高,清洗時(shí)可能會(huì)損傷基體。因此,勻化光斑可以較好緩解基體損傷問(wèn)題,提高加工效率和加工效果。

  張楠還通過(guò)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(duì)鐵軌侵蝕導(dǎo)致軌面不平產(chǎn)生顛簸,同時(shí)影響火車接受信號(hào)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(zhǎng),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(guò)程中熱累積相對(duì)較大,因此,清洗較厚的銹、漆層,對(duì)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(gè)方面進(jìn)行了分享。

  早期我國(guó)激光清洗功率較低,造成這一瓶頸的根源在于我國(guó)缺乏自主研發(fā)的高功率激光光源。為打破這一局面,國(guó)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(lái)看,激光清洗優(yōu)勢(shì)明顯,行業(yè)發(fā)展取得多項(xiàng)成就。例如,武漢翔明激光針對(duì)高鐵制造應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)激光清洗技術(shù)做了多項(xiàng)改進(jìn)研發(fā),開(kāi)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(xiàng)航天領(lǐng)域激光清洗團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),填補(bǔ)國(guó)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(wèn)題,主要包括三個(gè)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(guò)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(lái),激光產(chǎn)業(yè)是我國(guó)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(qǐng)數(shù)量高速增長(zhǎng)。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(guó)內(nèi)激光清洗領(lǐng)域發(fā)明專利申請(qǐng)數(shù)量開(kāi)始逐漸上升。同時(shí),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(shì)。



  圖表:全球激光清洗市場(chǎng)規(guī)模及增速清洗

  在市場(chǎng)方面,國(guó)產(chǎn)激光器崛起帶動(dòng)光源價(jià)格下滑,激光清洗設(shè)備性價(jià)比優(yōu)勢(shì)凸顯;應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,大型裝備領(lǐng)域成為下一個(gè)發(fā)力點(diǎn);工業(yè)清洗市場(chǎng)廣闊,激光清洗大有可為。

      此文來(lái)自于:維科網(wǎng)激光