翔明雷射王永久:雷射清洗是未來工業清洗髮展趨勢和首選

近日,「2020中國交通產業智能製造大會暨第二屆中國交通先進焊接及焊接工藝高峰論壇暨第二屆中國交通智能裝備產業峰會」在青島成功舉辦。本屆大會由國家高速列車技術創新中心、青島軌道交通產業示範區、青島市軌道交通裝備產業協會等聯合主辦,吸引了來自全國各地200餘名行業精英、資深專家、優秀企業家參加,並就交通智能裝備產業、先進焊接及焊接工藝等核心內容展開了多維度的深入交流,旨在聚焦交通產業優質項目,實現全產業鏈資源交流互通,助力行業優化升級。

2020中國交通產業智能製造大會正式開幕

其中,武漢翔明雷射科技有限公司(下簡稱「翔明雷射」)副總經理王永久在先進焊接及焊接工藝高峰論壇上,作了「基於軌道交通行業的雷射清洗工藝與應用探討」的主題演講,介紹了翔明雷射的雷射清洗技術原理、多種場景應用的雷射清洗設備以及在軌道交通典型裝備上的應用和案例,受到與會嘉賓的廣泛關注。

翔明雷射副總經理王永久在論壇上作主題分享

智能精密、綠色環保的雷射清洗工藝

雷射清洗技術是近10年來飛速發展的一種新型清洗技術,具有清洗乾淨、效率高、非接觸、綠色環保等優點,不但可以用來清洗有機的汙染物,也可以用來清洗無機物,包括金屬的鏽蝕、金屬微粒、灰塵等,應用範圍包括:除鏽、去除氧化膜、脫漆、去油汙、文物修復、除膠、去鍍層塗層等。

據王永久介紹,雷射清洗的基本原理是利用清潔基體與汙染物對某一特定波長的雷射吸收係數的差異,或兩者熔點、沸點溫度差距,使汙染物吸收雷射能量後,氣化揮發、振動、瞬間受熱膨脹,最終剝離基體表面,從而達到清洗的目的。

雷射清洗原理示意圖

目前,我國的清洗市場非常廣闊,僅工業清洗市場就達上千億人民幣規模。

尤其在現代高端行業設備清潔領域如航空航天、軌道交通、汽車製造等,長期以來都存在清洗面積大、清潔難度大、精度要求高、工作效率慢等痛點,市場的需求也催生了雷射清洗產業更高的行業要求。

「隨著工業化進程的加快和環境汙染問題的嚴峻,高效環保的雷射清洗將是工業清洗的必然發展趨勢。」王永久表示道。

在此背景下,翔明雷射於2016年創立於武漢中國光谷未來科技城,專注於雷射清洗工藝研發與裝備製造。公司依託華中科技大學雄厚科研實力和10餘年的技術積累,擁有自主智慧財產權專利近20項,現已生產多種雷射清洗產品並廣泛運用於多個先進工業製造領域。

經過多年的技術積累和項目實踐,翔明雷射建立了各類基材和各類汙染物的雷射清洗工藝庫,針對不同的應用場景,從表面形貌、組織成分和力學性能等方面開展全方位評估,可實現雷射清洗過程中無汙染產物、作業環境良好、適應性極佳、清洗區域及深度精密可控等。

目前,翔明雷射已開發了便攜系列雷射設備、自動化高功率設備、管道清洗系列設備以及可定製化的系列應用設備等多款雷射清洗產品,覆蓋多種工業應用場景,完美契合高端設備生產製造及維修保養對綠色環保、智能精密的需求。

雷射清洗在軌道交通製造養護中的廣泛運用

對比在軌道交通行業常見的幾種清洗方式,王永久發現,器械清理存在粉塵飛散、噪音汙染、清理效果不均勻、安全隱患大等問題;超聲波清洗尺寸受限、離線清洗耗時長、增加烘乾程序、設備佔地面積大;化學清洗環境汙染嚴重、職業健康危害大、耗材費用高、程序複雜;傳統的手工清理更是清理效力低、勞動強度大、清理效果不均勻。

相比之下,雷射清洗具有無研磨、非接觸、無熱效應和適用於各種材質的物體等特點,可以實現清洗區域厚度精確可控、清洗質量均勻一致、檢測及控制智能化、清洗無損傷、降低清洗作業難度,並具有綠色環保、免維護、運行費用低、改善作業環境等優勢,被認為是最可靠、最有效的精密設備清理解決辦法。

以雷射清洗在不鏽鋼列車製造環節中的應用為例,可有效去除不鏽鋼表面油汙、拉絲牆板點焊焊痕、不鏽鋼電弧焊後氧化、拉絲牆板雷射焊殘膠等,效果極佳。

焊後氧化膜雷射清洗對比圖(上為清洗前,下為清洗後)

不鏽鋼點焊焊痕雷射清洗對比圖(左為清洗前,右為清洗後)

同時,在列車維保檢修中的典型零部件清洗,雷射清洗也具有傳統機械清理和化學清洗無可比擬的清洗效果和優勢。針對列車檢修關鍵部件的油汙、鏽蝕,採用雷射清洗技術可實現免拆解,有效解決目前人工清洗存在的效率低、一致性差等問題。

列車維保檢修中典型零部件清洗需求圖

另外,翔明雷射已完成多個高端製造環節中雷射清洗對傳統清洗方式的替代。如在某變速箱公司齒輪清理環節,以雷射清洗替代原先的超聲波清洗,將使用成本降低了50%以上,且大大提升了綜合產品合格率。

變速箱齒輪雷射清理設備(左)及齒輪清洗後焊縫(右)

在火箭貯箱環縫焊前使用雷射清理氧化膜,替代以前的刮削方式,使焊縫質量達到QJ2698A I級標準;在電動汽車鋁合金車身使用雷射除氧化膜替代機械打磨,提高效率與質量並有效降低勞動強度;在貨運列車車鉤除油環節,以雷射除油替代汽油擦洗,大幅提升了除油效率。

汽油擦洗與雷射清洗對比圖(上為汽油擦洗,下為雷射清洗)

尤其值得一提的是,在高鐵鋁合金車體焊前焊後,翔明雷射還設計了清焊一體高效清洗技術方案,將雷射清洗設備與現有的自動焊設備集成,通過距離探測器及控制裝置自動調節雷射焦距,實現鋁合金長大焊接件的清焊一體模式作業,解決了長大焊接部件二次氧化、重複清理問題,填補了軌道車輛領域鋁合金車體雷射清洗應用空白。

清焊一體化雷射清洗設備圖

最後,王永久表示:「隨著中國新基建進程的加快,軌道交通設備領域將進一步向輕量化、智能化、環保化邁進,雷射清洗在動車的製造和養護方面都有著巨大的應用範圍和行業優勢。未來翔明將根據車間具體場景的應用需求,以先進技術優勢和豐富產品經驗,為客戶提供更安全、更高效、更環保的產品與解決方案,著力推進雷射清洗設備成為車間標配。」