制造业迅猛发展的今.天,不论是机械还是电子产品,在加工或者装配之前以及设备运转一段时间之后的维修维护,基本都需要对部分材料或者部件进行清洗处理。
随着时代的进步与科学技术的发展,人们发明了新型清洗方法:如高压喷淋法、机械法、化学法、超声波法等,这些清洗方法主要清.除以锈迹和油脂为主的表面污染物。
工业洗涤设备的概念提出较早,但工业洗涤设备技术的发展依赖于激光器的发展和应用,所以直到20世纪90年代才开始逐步的应用。
工业洗涤设备是基于激光与物质相互作用发展而来,与机械摩擦清洗、化学腐蚀清洗、液体固体强力冲击清洗和高频超声清洗等传统清洗方法相比。
工业洗涤设备具有环境友好、非接触、可精细控制、可实时监控反馈和对基材无损微损等优点,有望部分替代传统清洗方法,成为目前具有很大发展潜力的清洗技术。
近几年,工业洗涤设备成为激光再制造领域的研究热点之一,国.家重点研发计划2017和2018连续两年将工业洗涤设备项目写入指南。
研究内容也涵盖工艺、理论、装备及应用,但国内在工业洗涤设备装备和应用方面的整体水平与国外仍有差距。
随着激光器技术和性能的不断发展和提高,工业洗涤设备的机理研究不断深入,科学仪器对材料表面质量的监测能力逐渐提高,表征方法与手段也日趋完善。
工业洗涤设备材料表面的质量得到提升,清洗精度和效率也逐渐增加,工业洗涤设备机的效能逐渐提高,价格不断降低。
工业洗涤设备技术已能清洗不同的基材表面,包括钢材、铝合金、钛合金、玻璃和复合材料等,应用行业也覆盖到航空航天、航海装备、高铁、汽车、模具、核电等高端领域。
对于工业洗涤设备机理的研究,基于激光烧蚀理论,江苏大学佟艳群研究了激光作用下金属和金属氧化物的温升规律,分析激光能量、激光脉宽等参数的影响。
结合形貌分析,提出金属氧化物的激光去除机理是激光烧蚀的物理化学效应和弹性振动效应共同作用的结果,为激光工艺参数的选取和在线监测技术提供了依据。
南开大学李伟汇总了工业洗涤设备的物理机制,他认为工业洗涤设备的对象可分为微粒和膜层两种,对于微粒的去除有三种作用在里面,分别为热弹性膨胀、激光烧蚀、间隙液膜爆发性沸腾等,其中以热弹性膨胀机制为主。
通过分析激光加热引起的温度分布和位移分布,建立激光引起的脱离应力与粘附力之间的比较关系,或热弹性能与粘附势能之间的比较关系,进而确定清洗条件,最终得到激光参数、材料参数和环境参数与清洗效果、效率之间的决定关系。
南开大学施曙东提出一种三层吸收界面烧蚀振动模型,并利用模型对工业洗涤设备漆涂覆层的机制、清洗阈值等模拟与实际工作密切相关的因素进行了比较分析。
用数学方法确定清洗模型中的各层吸收的激光和热转化,并使用有限元方法对其进行了数值求解,给出了清洗过程中的温度分布、应力分布和位移值的数值计算解。
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