中國是公認的制造大國,也是全球最大的加工國家,工業(yè)體量也是世界第一。為了工業(yè)現(xiàn)代化,解決大量的勞動力問題,中國在1990年代至今的20多年里,從引進外企到內(nèi)生企業(yè),用了25年的時間走完了歐美國家100年的工業(yè)化進程,繼而帶來的是環(huán)境惡化和工業(yè)污染,廢水、廢氣、廢棄物品毫無節(jié)制的排放。藍天被霧霾覆蓋、飲用水帶異味、土壤重金屬超標、各種廢棄垃圾圍城,都是當下環(huán)境突出問題。我國政府早已意識問題,也大力建設(shè)污水處理廠、廢氣吸附過濾設(shè)施等,然而這種措施只是先排放后處理,成本也非常高。在這種背景下,改變一些生產(chǎn)工序上的工藝和升級更加環(huán)保的清洗工藝,就成為非常迫切與必要的任務(wù)。激光清洗/除銹就是一項非常有發(fā)揮潛力選擇,也是逐漸改變工業(yè)環(huán)保的一項重要技術(shù)。
我們一直認為激光清洗技術(shù)不能算作一項激光加工,它是區(qū)別于激光加工的一種工件表面處理技術(shù),它與以往的激光切割、焊接、鉆孔、標刻、熔覆等不一樣,這些是利用激光高能量與材料作用,改變材料的形狀、性質(zhì)或部件之間的關(guān)系,以實現(xiàn)加工效果,而激光清洗是不改變材料基質(zhì),只是把表面的污跡、銹跡、粉塵或者殘留物清除干凈,是一項表面“洗刷”工藝,而不是一項激光加工技術(shù)。盡管如此,并不意味著激光清洗就是一項毫無技術(shù)可言的工藝,相反,它的應用必須考慮到材料的材質(zhì)、污跡的厚度、激光功率與能量適度等的因素,因其適用面較廣泛,不同的材料應用需要不同參數(shù)的激光清洗系統(tǒng),因此在工藝探索、研究、測試方面仍然有很多文章可做。
我國激光清洗技術(shù)的研究和設(shè)備的開發(fā)起步晚,基本上是跟蹤國外的發(fā)展,雖然在較短時間內(nèi)取得了一些成果,但是與國外相比存在明顯的差距。自2004年始,我國學術(shù)界陸續(xù)出現(xiàn)一些關(guān)于激光清洗的研究文章,至2010年,中國工程物理研究院激光聚變中心在國內(nèi)最早嘗試開發(fā)了激光清洗設(shè)備,并成功運用在云岡石窟、石壁、石像、壁畫等文物古跡。接著幾年內(nèi)國內(nèi)各種科研機構(gòu)關(guān)于激光清洗工藝的論文逐漸增加,關(guān)注度也頗多。
2017年3月,國內(nèi)主要的幾家光纖激光器廠商均推出了可用于激光清洗的激光器產(chǎn)品,而從事激光清洗設(shè)備開發(fā)的企業(yè)也層出不窮,激光清洗從一項“黑科技”逐漸顯露在人們眼前,為更多的人所認識,從事汽車、模具、家電、電子制造、噴涂、金屬制品等各行各業(yè)的人知道了激光清洗神奇的效率與環(huán)?!肮πА焙?,都表示非常有興趣試用一下。
早期的激光清洗機由于科技含量高、激光器采購成本高,整機定價也偏高,過百萬的一臺機都有,許多潛在用戶盡管表達了想用的意愿,但是面對過百萬的采購成本,還是猶豫不決。由于過去一年多時間,從事類似激光器生產(chǎn)的廠家也有了,做激光清洗整機的廠家更多了,整體的價格有所下降,現(xiàn)在一臺中等功率的激光清洗機從30萬至70萬的都有,當然產(chǎn)品質(zhì)量方面也是良莠不齊,在采購時必須認真甄別。
如今國內(nèi)從事激光清洗的科研機構(gòu)包括中國工程物理研究院激光聚變中心、解放軍裝甲兵工程學院再制造中心、哈爾濱工業(yè)大學、華中科技大學、南開大學等,相關(guān)激光清洗廠家主要有創(chuàng)鑫激光、銳科激光、水滴激光等。
較早開發(fā)的激光清洗機主要是手持式的,但由于激光的高亮度和高能量,使用高功率的激光時采用手持式也許不太適合,一些企業(yè)逐漸研發(fā)出了機器人激光清洗系統(tǒng),實現(xiàn)了自動化清洗控制,大大提高了清洗效率和人的安全。
據(jù)市場調(diào)研報告顯示, 2018年,全球激光清洗市場的價值將達到5.89億美元,到2023年這一數(shù)值預計將達到7.24億美元,2018年和2023年之間的復合年增長率(CAGR)為4.22%。上述領(lǐng)域不少屬于國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè),激光清洗技術(shù)添入其中后,產(chǎn)生的經(jīng)濟效益和社會效益是十分可觀的,利用我國現(xiàn)有的激光技術(shù)條件,開發(fā)配套的激光清洗設(shè)備,并使其在短時間內(nèi)實用化、產(chǎn)業(yè)化、是完全可能的,對推動高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展本身亦具有重要意義。
激光清洗的繼續(xù)發(fā)展必然會帶來更多款式的產(chǎn)品,這不僅僅是一項工業(yè)應用技術(shù),筆者相信它還可以結(jié)合生活應用,盡管現(xiàn)在不銹鋼和鋁制品應用廣泛,但是每家每戶都有金屬用品和工具,許多人會因為一件工具生銹了而把它丟掉。假如以后臨街的大小激光加工門店都配備了激光清洗機器,家里的農(nóng)具、刀具、鉗子等生銹了,拿去給人家清洗修復后,煥然一新,就像20年前那些進村里給人提供磨刀服務(wù)。試想一下,這樣的激光清洗是多大的一門生意!