激光清洗在船舶涂裝施工中的應(yīng)用探索

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(shí)去除銹蝕、涂層、油污等各類(lèi)表面污染物的特點(diǎn)，是降低勞動(dòng)強(qiáng)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(mǎn)足要求、施工效率相對(duì)偏低，暫時(shí)無(wú)法滿(mǎn)足大面積的除銹施工，對(duì)局部狹小區(qū)域的除銹具有明顯優(yōu)勢(shì)。

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(shí)間很短的激光脈沖，不會(huì)傷害金屬基材。

激光清洗技術(shù)通過(guò)能量集中的單一波長(zhǎng)聚焦于工件表面，覆蓋層（氧化物，鐵銹，油漆）對(duì)激光能量吸收率高，金屬基材對(duì)該波長(zhǎng)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(guò)調(diào)整光斑尺寸改變激光能量集中程度，通過(guò)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(lái)飛速發(fā)展的新型清洗技術(shù)，現(xiàn)已應(yīng)用于磨具、汽車(chē)、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(shí)，替代傳統(tǒng)手工除銹除漆，改善施工環(huán)境，降低勞動(dòng)強(qiáng)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(guó)內(nèi)的激光清洗技術(shù)起步較晚，基本上處于跟蹤國(guó)外的發(fā)展，在除銹和清除牢固污染物方面的研究處于實(shí)驗(yàn)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(kāi)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(yàn)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(shí)通過(guò)高頻脈沖激光的作用，使基體表面和污物粒子產(chǎn)生振動(dòng)，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(guò)國(guó)內(nèi)外激光設(shè)備廠家的調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，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(wú)明顯粉塵、煙霧等污染，調(diào)研及試驗(yàn)過(guò)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(guó)產(chǎn)設(shè)備，激光清洗技術(shù)國(guó)產(chǎn)設(shè)備與進(jìn)口產(chǎn)品還具有一定的差距。

3.1試驗(yàn)過(guò)程：

（1）2kw自動(dòng)小車(chē)激光器：E級(jí)板手刷車(chē)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(wú)殘留。

（2）500w自動(dòng)激光小車(chē)：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(jí)板材A級(jí)銹蝕并油污，80W便攜設(shè)備清洗1次后，清潔光亮表面，無(wú)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(jí)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(yàn)結(jié)論：

（1）2Kw激光設(shè)備用于清洗車(chē)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(duì)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(tái)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(duì)于狹小難以接觸區(qū)域清洗具有明顯優(yōu)勢(shì);

（2）500w激光設(shè)備用于清洗車(chē)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(duì)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(tái)設(shè)備清洗鋼板至光亮，效率為1～1.5M2/h，施工效率相對(duì)較低;

4.激光所到之處均可以達(dá)到相應(yīng)的清洗效果，對(duì)于狹小難以接觸區(qū)域清洗具有明顯優(yōu)勢(shì);

（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(wú)明顯粗糙度;

2.清洗激光非長(zhǎng)時(shí)間聚焦，不破壞完好涂層，尤其對(duì)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(wú)明顯粗糙度;

2.清洗激光非長(zhǎng)時(shí)間聚焦，不破壞完好涂層，尤其對(duì)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(duì)完好涂層無(wú)明顯影響，清洗施工效率低;

4 總結(jié)

根據(jù)以上的試驗(yàn)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(duì)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(yùn)上下船，用于船臺(tái)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(dòng)，比較適合涂裝內(nèi)場(chǎng)固定施工方式，通過(guò)延長(zhǎng)激光發(fā)生器到手柄之間的光纜長(zhǎng)度來(lái)延伸工作面積，可以制作專(zhuān)用的操作平臺(tái)，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(gòu)成本的降低，激光清洗這種清潔的施工方式會(huì)慢慢取代傳統(tǒng)的施工方式。

參考文獻(xiàn)：

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