創鑫激光：激光清洗行業的現狀與未來
當今的製造業(ye) 發展迅猛，各種機械、電子產(chan) 品的應用規模均大為(wei) 增長。但這些設備在裝配之前以及運行一段時間之後，都需要進行一些維護，其中就包括對部分材料或部件進行清洗。傳(chuan) 統的清洗工藝如機械摩擦清洗、化學腐蝕清洗、強力衝(chong) 擊清洗、高頻超聲清洗等，非常耗時，無法實現自動化，而且通常對環境造成有害影響。同時，也沒有測量清潔效果的可靠方法。與(yu) 之相比，激光清洗具有無汙染、無消耗品、成本低、效率高、無接觸、無應力、無損傷(shang) 、可控性好、可選區精密清洗、可清洗難以到達的危險的區域等優(you) 點，被認為(wei) 是未來最可靠、最有效的解決(jue) 清洗問題的辦法。
作用機理
激光清洗是利用窄脈寬、高功率密度的激光作用於(yu) 待清洗物表麵，在快速光振動、汽化、分解和等離子體(ti) 剝離等機理的共同作用下，使汙物脫離基底，實現表麵清洗。目前，典型的激光清洗方法主要有三種：激光燒蝕清洗、液膜輔助激光清洗和激光衝(chong) 擊波式清洗方法。在以上三種方法中，激光燒蝕清洗方法的操作條件簡單，使用最為(wei) 廣泛，選擇合適的激光器類型、采用優(you) 化的工藝參數可去除各種塗層、油漆、顆粒或汙物。其餘(yu) 兩(liang) 種方法雖然也具有各自的優(you) 點，但目前應用仍處於(yu) 研究階段，沒有大規模推廣。
▲激光清洗原理圖
激光清洗機一般主要由激光器、光束傳(chuan) 輸整形單元、自動控製操作係統、清洗質量檢測保護單元、位移平台等組成。
▲激光清洗機結構圖
應用領域
激光清洗技術研究起步於(yu) 20世紀80年代中期，但直到20世紀90年代初期才真正步入工業(ye) 生產(chan) 中，在模具清洗、材料表麵處理、大型裝備與(yu) 精密機械等除漆除鏽等方麵得到良好的應用。此外，歐洲國家普遍保留了大量的曆史文物和古老建築，許多教堂、城堡、大學、博物館、雕塑等均有數百年甚至千年曆史，歐洲人十分注重這些“古董”的保護與(yu) 修複，自1990年代中已經開始把激光清洗技術用於(yu) 文物修複去汙。
國內(nei) 外現狀
國外激光清洗的去汙範圍非常廣泛，從(cong) 厚鏽層到激光表麵微細顆粒都可以去除，已有近30年的使用經驗，在去汙中涉及激光清洗實驗所使用的設備種類也比較多，所用激光器的波長範圍廣。但激光清洗技術的發展不平衡，有些已實現工業(ye) 化，有的還處於(yu) 實驗室階段。目前歐美國家的激光清洗市場表現穩定，主要供應商包括P－laser， CleanLaser， Adapt Laser Systems， General Lasertronics，IPG等。具體(ti) 包括激光模具的清洗方麵，已經發展到1000 W激光手動清洗機；電子線路清洗采用248 nm、3 W、20 ns的激光，已實現工業(ye) 化；采用248 nm、5 W的納秒紫外光清洗芯片，取得非超好的效果；在光掩膜領域，紫外激光已經完全取代傳(chuan) 統化學清洗方法；在激光除鏽、激光除汙染物方麵，已經規模化應用，而且實驗先於(yu) 理論。另外在半導體(ti) 領域、磁頭和絕緣體(ti) 領域已經開始實驗驗證。
我國激光清洗技術的研究和設備的開發起步晚，基本上是跟蹤國外的發展，雖然在較短時間內(nei) 取得了一些成果，但與(yu) 國外相比還有較大差距。目前從(cong) 事激光清洗的科研機構包括中國工程物理研究院激光聚變中心、解放軍(jun) 裝甲兵工程學院再製造中心、哈爾濱工業(ye) 大學、華中科技大學、南開大學等。盡管近年學術界激光清洗的研究文章逐漸增多，清洗材料種類和應用領域逐漸擴大，但各領域研究發展不平衡，很多問題尚未解決(jue) ，例如在某些領域與(yu) 噴砂清洗和化學清洗等傳(chuan) 統工藝相比，激光清洗的效率並無優(you) 勢。
▲激光清洗在金屬表麵除鏽上的應用
國內(nei) 從(cong) 事激光清洗設備開發的企業(ye) 較多，但由於(yu) 應用較新，還需要一段時間來等待市場的成長。大族激光智能裝備集團、華工激光、銘鐳激光等兼做清洗設備的，可依靠原有品牌積累贏得一些訂單，對初創企業(ye) 而言就較為(wei) 艱難。相關(guan) 激光器廠家主要有創鑫激光、銳科激光、海富光子、珠西激光、飛博激光、中科四象、國科激光等，目前國內(nei) 實現的最高輸出功率為(wei) 海富光子生產(chan) 的800W激光器，而創鑫激光正進行1000W激光器的研發，已實現1000W功率輸出的僅(jin) 有IPG一家。
市場前景
據市場調研報告顯示，2018年，全球激光清洗市場的價(jia) 值將達到5.89億(yi) 美元，到2023年這一數值預計將達到7.24億(yi) 美元，2018年和2023年之間的複合年增長率（CAGR）為(wei) 4.22％。據了解，2018年以來各家激光清洗設備公司均取得了不錯的增長，保守估計上半年的銷售額比去年增長了60％以上。一方麵是因為(wei) 目前從(cong) 事激光清洗設備的企業(ye) 增加，各式機器層出不窮，推動價(jia) 格下降；另一方麵是一些潛在用戶在觀望了解後，在今年開始采購激光清洗設備。整體(ti) 來看，市場處於(yu) 上升階段，前景廣闊。
但需要正視的是，目前我國激光清洗市場還存在一些短板。例如用於(yu) 清洗的國產(chan) 激光器技術和產(chan) 業(ye) 化還落後國外；激光清洗工藝應用點很多，但還沒有形成成熟的體(ti) 係；還沒有具備指導性的檢測方法、儀(yi) 器和行業(ye) 標準。這需要國內(nei) 相關(guan) 科研院所、生產(chan) 企業(ye) 、終端應用單位等共同努力，一起解決(jue) 我國激光清洗行業(ye) 的難題。
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