激光清洗在船舶涂裝施工中的應用探索

劉志同

摘要：激光清洗是一種新型的表面處理技術，該技術具有非接觸型、降噪降塵、同時去除銹蝕、涂層、油污等各類表面污染物的特點，是降低勞動強度，改善施工環境的有效方式。由于尚未完全成熟的除銹技術，除銹效果基本滿足要求、施工效率相對偏低，暫時無法滿足大面積的除銹施工，對局部狹小區域的除銹具有明顯優勢。

關鍵詞：激光清洗;船舶涂裝;施工;應用探索

1.激光清洗原理

激光清洗技術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、銹斑或涂層發生瞬間蒸發或剝離，高速有效地清除表面附著物或表面涂層的清潔方式，而作用時間很短的激光脈沖，不會傷害金屬基材。

激光清洗技術通過能量集中的單一波長聚焦于工件表面，覆蓋層（氧化物，鐵銹，油漆）對激光能量吸收率高，金屬基材對該波長激光吸收率低，使表面的覆蓋物由于熱膨脹而剝離或氣化;并通過調整光斑尺寸改變激光能量集中程度，通過調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.激光清洗技術調研

激光清洗是近10年來飛速發展的新型清洗技術，現已應用于磨具、汽車、航空等設備的清洗除污作業，如果激光清洗后的鋼板可以達到造船行業要求，那么其意義是革命性的，在確保鋼板表面清潔的同時，替代傳統手工除銹除漆，改善施工環境，降低勞動強度，提高施工效率，展示出廣闊的發展前景。

激光清洗技術研究起步于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、藝術品保護和精密設備等區域應用發展已非常成熟。國內的激光清洗技術起步較晚，基本上處于跟蹤國外的發展，在除銹和清除牢固污染物方面的研究處于實驗階段。激光清洗技術的廣泛應用前景值得投入人力物力，深入研究該技術和開發相關設備，盡快將此技術投入到工業化生產中。

3.激光清洗試驗論證

激光清洗主要是利用激光產生的高溫使表面的污物氣化，從而消融分解;同時通過高頻脈沖激光的作用，使基體表面和污物粒子產生振動，形成沖擊力使吸附表面的污物粒子脫離，達到去污的目的。

通過國內外激光設備廠家的調研和現場試驗，了解到激光清洗設備的除銹除污效果較傳統打磨較好，且無明顯粉塵、煙霧等污染，調研及試驗過程中進口設備的除銹效果及施工穩定性明顯好于國產設備，激光清洗技術國產設備與進口產品還具有一定的差距。

3.1試驗過程：

（1）2kw自動小車激光器：E級板手刷車間底漆65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，基本無殘留。

（2）500w自動激光小車：921鋼板環氧底漆60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級板材A級銹蝕并油污，80W便攜設備清洗1次后，清潔光亮表面，無明顯粗糙度，全部清洗后，少量灰暗痕跡殘留。

30w便攜式激光器：921鋼板B級銹蝕 清洗后狀態，表面清潔呈金屬光澤，局部殘留少量灰暗色斑跡。

3.2試驗結論：

（1）2Kw激光設備用于清洗車間底漆及環氧底漆：

1.清洗表面清潔光亮，達到涂層表面處理要求，效果優于打磨處理，清洗后具有明顯粗糙度，利于后期涂裝施工作業;

2.激光清洗對淺色系涂層清洗效果差，可以清除涂層，但施工效率降低;

3.單臺設備清洗鋼板至光亮，效率為2～3M2/h，施工效率相當于1.5名打磨工;

4.激光所到之處均可以達到相應的清洗效果，對于狹小難以接觸區域清洗具有明顯優勢;

（2）500w激光設備用于清洗車間底漆及環氧底漆（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;

2.激光清洗對淺色系涂層清洗效果差，可以清除涂層，但施工效率降低;

3.單臺設備清洗鋼板至光亮，效率為1～1.5M2/h，施工效率相對較低;

4.激光所到之處均可以達到相應的清洗效果，對于狹小難以接觸區域清洗具有明顯優勢;

（3）80W便攜激光設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，清洗后鋼板表面無明顯粗糙度;

2.清洗激光非長時間聚焦，不破壞完好涂層，尤其對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，清除狹小區域燒壞涂層及銹蝕;

（4）30W便攜激光設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，清洗后鋼板表面無明顯粗糙度;

2.清洗激光非長時間聚焦，不破壞完好涂層，尤其對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，清除狹小區域燒壞涂層及銹蝕。

4.激光功率小，對完好涂層無明顯影響，清洗施工效率低;

4 總結

根據以上的試驗和調研我們可以看出，冷卻方式不同分為風冷式和水冷式兩種，風冷設備的體積相對較小，功率在30W-200W，可以制作成背包或者拉桿箱的形式，方便人力搬運上下船，用于船臺碼頭階段的小面積銹蝕和燒壞油漆去除。水冷設備功率在200W-2000W，由于功率較高必須采用水冷方式，設備體積較大，不方便移動，比較適合涂裝內場固定施工方式，通過延長激光發生器到手柄之間的光纜長度來延伸工作面積，可以制作專用的操作平臺，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，考慮到施工效率、生產成本等因素在目前階段還不能完全替代傳統的船舶打磨及沖砂等除銹方式，但隨著激光發生器、冷卻技術等的不斷進步以及設備采購成本的降低，激光清洗這種清潔的施工方式會慢慢取代傳統的施工方式。

參考文獻：

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