激光清洗機(jī)常用于工業(yè)生產(chǎn)、文物保護(hù)和牙齒疾病的治療。例如：在電鍍、噴塑、焊接、包裝、組裝等工業(yè)產(chǎn)品中，為保證下道工序的工件質(zhì)量，需要去除油脂、灰塵、鐵銹、溶劑、粘合劑等。等產(chǎn)品表面的污垢。由于環(huán)境污染和保護(hù)不力，許多文物和藝術(shù)品逐漸被腐蝕和污損。為了恢復(fù)舊貌，文物表面的污垢和銹跡需要清理干凈。
傳統(tǒng)的清洗方法包括機(jī)械清洗、化學(xué)清洗和超聲波清洗。機(jī)械清洗采用刮、擦、刷、噴砂等機(jī)械方法清除表面污垢；濕法化學(xué)清洗使用超聲波清洗去除表面污染。
目前，這三種清洗方式在我國清洗市場上仍占主導(dǎo)地位，但在環(huán)保、高精度的要求下，其應(yīng)用受到很大限制。機(jī)械清洗法不能滿足高清潔度的清洗要求，容易損傷被清洗工件的表面積，而化學(xué)清洗法容易造成環(huán)境污染，清潔度不高是非常有限的，特別是當(dāng)污垢成分復(fù)雜時，必須使用多種清潔方法。藥劑反復(fù)清洗即可滿足表面清洗要求。超聲波清洗雖然效果不錯，但對亞微米級污垢顆粒的清洗卻無能為力。清洗槽的大小限制了零件的加工范圍和復(fù)雜程度，清洗后工件的干燥也是一個大問題。
近年來，隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，給全球清潔行業(yè)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。各種有利于環(huán)境保護(hù)的清洗技術(shù)應(yīng)運而生，激光清洗機(jī)就是其中之一。
我們所說的激光清洗機(jī)就是用高能激光束照射工件表面，使工件表面產(chǎn)生污垢、銹跡或涂層，從而快速有效地去除工件表面附著物或表面涂層。清潔對象，從而實現(xiàn)清潔的加工過程。一種基于激光和物質(zhì)作用的新技術(shù)，與傳統(tǒng)的機(jī)械清洗方法、化學(xué)腐蝕清洗、液固強(qiáng)沖擊清洗、高頻超聲波清洗相比，具有明顯的優(yōu)勢。效率高、速度快、成本低，對基板的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷小，清洗時不會造成損壞；廢棄物可回收利用，無環(huán)境污染物，安全可靠，不損壞操作者身心證件。不同厚度、不同成分的涂膜清洗過程，實現(xiàn)長距離清洗過程的自動化控制。
二、激光清洗的原理和方法
其特點是方向性強(qiáng)、單色性、相干性高、亮度高。通過鏡頭的聚焦，可以將能量集中在很小的空間和時間上。激光的以下特性主要用于清洗：
1、激光可以實現(xiàn)能量在時空上的高度集中，聚焦激光可以在焦點附近產(chǎn)生幾千度甚至幾萬度的高溫，使污垢瞬間蒸發(fā)、汽化或分解。
激光束發(fā)散角小，方向性好，通過聚光系統(tǒng)可將激光束聚集成不同直徑的光斑。在激光能量相同的情況下，控制激光光斑的直徑不同，可以調(diào)節(jié)激光能量密度，使污垢膨脹。由于污垢的膨脹力大于污垢對基材的吸附力，污垢從物體表面分離。
通過在固體表面產(chǎn)生超聲波，可以產(chǎn)生機(jī)械共振，使污垢破碎并脫落。
激光清洗技術(shù)就是利用上述激光的上述特性來實現(xiàn)清洗。根據(jù)被清洗基板的光學(xué)特性和污垢的去除，其機(jī)理分為兩類：
一種是利用清洗基材（又稱基體）和表面附著物（污垢）對特定波長的激光能量的吸收系數(shù)有較大差異。大部分激光輻射能量被表面附著物吸收，加熱或汽化，瞬間膨脹，在形成的氣流的帶動下，與物體表面分離，達(dá)到清潔的目的。由于基板在此波長下吸收的激光能量非常少，因此不會造成損壞。對于這種激光清洗，選擇合適的波長和控制激光能量是實現(xiàn)安全高效清洗的關(guān)鍵。
另一類清洗方法是清洗激光能量吸收系數(shù)差異不大的基材和表面附著物，或者基材對涂層加熱形成的酸性蒸汽比較敏感，或者涂層加熱后會產(chǎn)生有毒物質(zhì).這種方法一般采用高功率、高重復(fù)頻率的脈沖激光沖擊清潔表面，將部分光束轉(zhuǎn)化為聲波。中下部硬質(zhì)表面受到聲波撞擊后，返回部分與激光產(chǎn)生的入射聲波發(fā)生干涉，產(chǎn)生高能波，使涂層在小范圍內(nèi)發(fā)生爆炸，涂層被壓入粉末。不會損壞。
在方法分析上，主要有4種清洗方法： 1、使用脈沖激光直接輻射去除污染； 2、激光+液膜法，即先在基材表面沉積一層液膜，再用激光照射去除污染；當(dāng)照射在液膜上時，會迅速加熱，產(chǎn)生爆炸性蒸發(fā)，爆炸性沖擊波將污物表面的污物驅(qū)散。并與沖擊波一起飛到被加工物表面，達(dá)到去污的目的。激光+惰性氣體的方法，即在照射激光時，將惰性氣體吹向基板表面。當(dāng)污垢從表面剝離時，立即被氣體吹出表面，避免污垢再次污染或氧化； 4. 使用激光去除污垢。用非腐蝕性化學(xué)方法分散和清潔。目前一般采用前三種方式。第四種方法只適用于石材文物的清洗，而一套完整的激光清洗系統(tǒng)包括：激光或YAG激光、樣品處理臺、導(dǎo)光系統(tǒng)、控制臺、輔助系統(tǒng)（如量熱儀、光束分析儀）及其配件）。關(guān)于激光+液膜清洗方式，還有液膜沉積系統(tǒng)。采用激光+惰性氣體清洗方式時，還應(yīng)包括惰性氣體的進(jìn)入和排除系統(tǒng)。
三、激光清洗的應(yīng)用現(xiàn)狀
一些古老的高檔石材工藝品，如玉髓、石雕等，由于其表面結(jié)構(gòu)極其精細(xì)易碎，成為最早應(yīng)用清洗技術(shù)的工藝品。使用激光去除石質(zhì)文物表面的污垢具有獨特的優(yōu)勢，可以非常精確地控制光束穿過復(fù)雜表面的運動，從而在不損壞文物的情況下去除污垢。
1992年9月，聯(lián)合國教科文組織下屬的世界文化遺產(chǎn)保護(hù)組織為紀(jì)念該組織成立20周年，對英國雅明大教堂進(jìn)行了維修工程。雅明大教堂西側(cè)的圣母門上雕刻著精美的大理石雕刻。在圣母院一年的維修工作中，維修人員用激光將覆蓋在大理石髓紋上的幾厘米厚的黑色污垢層去除，從而消除了大理石表面的原色。
英國最重要的玉髓系列之一中的 Insbrentier 玉髓系列經(jīng)過激光清洗達(dá)到同樣的效果。用電子顯微鏡觀察激光清洗后的玉髓表面，發(fā)現(xiàn)激光清洗后石頭的結(jié)構(gòu)沒有變化，清洗后的表面光滑無損傷。這種現(xiàn)象與通過粒子噴砂（噴砂）清潔的表面完全不同。顆粒噴射清洗后的大理石表面結(jié)構(gòu)，尤其是硫酸鹽結(jié)垢的大理石表面，其損壞是不可避免的。電鏡觀察還發(fā)現(xiàn)，經(jīng)激光照射后，巖石材料的各種性質(zhì)既沒有退化也沒有改變。
目前，利用激光清洗石灰石、大理石等高檔石材表面的污垢，是一個前景廣闊的新興產(chǎn)業(yè)。除了清洗石材，激光清洗對清洗玻璃、金屬、模具、磁盤和各種微電子產(chǎn)品都有很好的效果。通過每三周清潔一次，整個模具需要每隔幾個月徹底清潔一次。過去采用化學(xué)浸泡或噴砂清洗，不僅成本高、噪音大、污染嚴(yán)重，而且對模具的表面質(zhì)量有影響。
另外，這種清洗方式不能實現(xiàn)在線清洗，清洗前的脫模和裝模耗時較長，影響生產(chǎn)線的正常運行。采用激光技術(shù)清洗模具，可實現(xiàn)在線清洗作業(yè)。根據(jù)模具表面的有機(jī)附著物和膠料的結(jié)構(gòu)，清洗一組模具僅需45-90分鐘（包括模具兩側(cè)零件的裝卸和清洗）。因為模具表面可以反射激光束，所以模具表面不會被激光損壞。激光清洗具有高度的靈活性，可以完全替代用戶正在使用的其他方法。在國外輪胎生產(chǎn)線中，使用YAG激光器實現(xiàn)了輪胎模具的在線清洗，并已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。如需清洗模具，在硫化結(jié)束時開啟硫化機(jī)，將激光模具清洗系統(tǒng)移至硫化機(jī)前部，無需等待模具冷卻即可清洗模具。
還應(yīng)注意，清潔模具的時間與溫度無關(guān)。操作員將激光清洗系統(tǒng)的頭部靠在模具上并開始清洗。清洗時，激光束掃描模具表面，從四個不同的角度照射模具表面，確保各類模具的清潔。洗一半后，將洗衣機(jī)的頭部移動到模具的另一側(cè)進(jìn)行洗滌。當(dāng)模具徹底清洗干凈后，將清洗裝置移到另一個需要清洗的硫化模具上。清洗后的硫化機(jī)可立即投入生產(chǎn)。除了清潔模具外，工業(yè)應(yīng)用還包括標(biāo)記輪胎、去除剎車線或扁平導(dǎo)體上的電線等組件上的涂層。
在國外輪胎生產(chǎn)線中，使用YAG激光器實現(xiàn)了輪胎模具的在線清洗，并已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。如果系統(tǒng)滿負(fù)荷運行，使用原輪胎廠一年清洗1500雙模具，可節(jié)省6000小時的生產(chǎn)時間；輪胎產(chǎn)量可增加約3萬套。不僅環(huán)保，而且經(jīng)濟(jì)效益可觀。
從目前來看，激光清洗技術(shù)在歐洲已經(jīng)使用多年，產(chǎn)品還處于起步階段，主要是激光設(shè)備投資高，普遍應(yīng)用難度大。與傳統(tǒng)清洗技術(shù)相比，激光清洗機(jī)具有無可比擬的優(yōu)勢。優(yōu)勢。高效低成本的輪胎模具清洗方法亟待推廣。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國輪胎及制品生產(chǎn)企業(yè)有數(shù)千家，年生產(chǎn)能力超過100萬套的企業(yè)不到2000家。年產(chǎn)100萬套輪胎的廠家模具上萬個，每三周需要清洗一次模具。顯然，激光清洗機(jī)的推廣應(yīng)用意義重大。希望隨著設(shè)備的量產(chǎn)，激光清洗機(jī)將在輪胎模具清洗等清洗行業(yè)發(fā)揮重要作用，具有良好的發(fā)展前景。
