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激光清洗技术在汽车领域的应用

                           发表日期:2022-10-6

什么是激光清洗

激光清洗技术在汽车领域的应用
激光清洗的机理为蒸发时的示意图

激光清洗技术是一种利用脉冲激光将一定的激光能量传输到待处理的表面,利用蒸发、崩裂或者升华的办法来移除表面不需要的材料的一种工艺。实际上连续激光也 可以用来进行激光清洗的,不过,只是脉冲激光的使用更加普通和常见而已。这种工艺可以用来移除表面的漆层或者污染物和用于文物的清洗等。在这里,我们所说的激光清洗常常指利用激光能量来移除表面的污染物,如下图为激光照射到物体表面,利用蒸发来进行清洗的一种机理。

激光清洗所用的清洗设备

如今,用于激光清洗的激光设备的类型可以用很多种,从介质上来分,可以有气体、晶体或者光纤。最常见的用作激光清洗的激光设备主要用四大类,分别是气体激光如准分子激光(UV和CO2激光。距离IR比较远)、固态激光(常见的是Nd:YAG激光和Ti:Sapphire,距离IR比较近)和光纤激光,主要是掺杂Y、ErhuoTh的光纤。

激光清洗的市场有多大?

2027全球的激光清洗市场将达到7.622亿美元
由于受到COVID-19的影响,在2020年全球的激光清洗市场预计在 5.804亿美元,疫情的影响,这一估值到2027年估计只能达到7.622亿美元。而在2020-2027年的复合增长率将达到4%。到2027年,其中激光激光设备的容量将达到3.9%的复合增长率,产值达到5.117亿美元。由于受到疫情的影响和全球疫情对经济危机的影响,气体激光在接下来的7年里,激光清洗中所占据的复合增长率调整为4.2%。
美国的激光清洗市场大概在 1.708亿美元, 而中国的激光清洗将以3.8%的复合增长率来增长
激光清洗技术在美国大约有1.708亿美元 。在中国,作为世界上最大的制造工厂和世界第二大经济体,据预测在2027年同2020年相比,将以复合增长率3.8%的速度增长,其市场容量达到 1.357亿美元 。另外两个增长会比较快的区域是日本和加拿大,据预测在2020-2027年其复合增长率为3.7%和3.3%。在欧洲,德国的复合增长率将达到3.9%。由于受到疫情的影响,在2020-2021年制造业和购买业会受到一定的影响。整个制造业的复苏需要一个时间段。

激光清洗技术应用的现状

激光清洗技术同传统清洗技术相比,具有独特的优势而不断驱使着激光清洗市场的快速发展。传统的清洗技术如:干冰喷射、介质爆破(机械研磨等)、化学物质清洗等,具有粗糙、研磨特征或者具有潜在危险性,不仅对环境会产生污染,同时还可能对人体造成危害,因为传统的清洗处理技术往往会产生具有潜在危害的物质。超声波清洗则受到尺寸的限制。而激光清洗技术,作为一种非接触和非研磨(粗暴)的清洗工艺,可以精确的控制拟处理的深度,对金属表面的锈层或漆层均可以实现完美的清洗。
随着激光设备和电子元器件的小型化和功能的不断增强,进一步的驱使着激光清洗市场的发展,如在电子工业中,尤其是消费电子,体积变得越来越小、重量越来越轻、功能越来越强大、结构和制造工艺当然也越来越复杂。这些电子元器件包括插头、连接器、软垫、电缆、线路半导体器件等等。而这些器件的清洗在现在也只能使用激光清洗来完成,同时还会带来额外的益处。举个例子来说,导体的表面涂层的剥离,需要保证实现不能对防腐蚀涂层的损伤,传统的机械研磨和化学腐蚀等处理办法很难做到。
由于激光清洗在目前成本还有些许高昂且缺乏相应的专家队伍和技术标准,限制了激光清洗技术以更高的速率增长。同时增加激光设备的功率或者能量,将进一步的增加设备的成本,这需要技术专家解决这一问题,让激光清洗设备的价格降到更低的一个水平。

应用领域当前清洗技术当前清洗技术所用成本激光清洗技术所用成本
航天航空化学腐蚀100%71.36%
存储容器喷砂95%-100%42.79%
地面交通工具介质爆破100%54.9%
海军零件烘烤100%126.3%
成本比较(数据为2009年美国统计的数据)

激光清洗技术在汽车领域中的应用现状

随着劳动人口的不断增长和中产阶级的不断扩大,汽车,尤其是小汽车的销量持续增长。这样,在人们的旧汽车需要翻新以恢复到原来的美丽的程度或者重新装修他们的旧物件的时候,激光清洗技术就将发挥大的作用。
在汽车工艺中不断革新所采取的新颖的焊接技术或连接工艺,需要对焊接或连接的表面进行完美的预先处理,而在此时激光清洗刚好可以提供一种干燥的、精确的和不磨损的清洁处理,而传统的湿法化学清洗或者机械研磨处理的办法则往往很难满足,现在大多数部件都采取激光清洗的工艺。

已经具有比较完善的汽车表面去漆的工艺和对钢板进行去底漆的工艺。激光束采用光纤传输并不断扫描以去除钢板表面的漆层和底漆,使得钢板表面留出清洁的表面,从而适合再次进行涂漆或者进一步的其他方面的工艺。
采用该激光清洗技术对汽车制动片进行清洁是替代传统表面清洗的比较完美的一种替代工艺,传统的汽车制动片的清洗工艺如喷砂,来清洁背面板,比较不方便。采用自适应激光清洗技术则可以实现自动化的方式来清洁制动片的背面板,以满足后续的涂层工艺。
随着激光功率的增加,现如今的激光清洗几乎可以清洁和去除任何一款汽车上旧部件表面所不需要的旧的表面,如,即使是镀铬的表面层也可以实现完美的去除脱落。

激光清洗技术在汽车领域的应用
汽车刹车制动盘的激光清洗
       
   
 

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