激光除锈原理详解

在网络上、书上对激光除锈的原理解释有很多种，大部分都过于拗口难理解，什么热效应、光效益、光机械效用、等离子体等复杂概念，很容易把读者绕糊涂，对于普通用户来说没必要深究这些概念，只需要搞懂基本的逻辑，会使用机器就可以了，今天我们就用最简单的语言来解释激光除锈原理。

在除锈中，把材料分成2部分，污染物和基底材料。污染物是锈层，基底材料是金属，激光除锈就是利用激光来去除污染物铁锈层，同时不损伤基底金属。激光的特征是不同波长的激光对不同的物质吸收率不同，只需要选择对锈层吸收率极高的激光，就能实现完美的除锈效果。不同波长的激光对导体、半导体、绝缘体的吸收率差异巨大，比如，波长1064nm的光纤激光对导体材料有较高的吸收率，波长10600nm的二氧化碳激光对绝缘体材料有极高的吸收率，波长532nm的绿光激光对半导体材料有极高的吸收率，波长355nm的紫外激光几乎对所有都能吸收，它是一种冷光源。激光吸收率的特征是：对导体材料吸收率高的激光，往往对绝缘体材料吸收率极低，反之亦然，对绝缘体材料吸收率高的激光，往往对导体材料吸收率较低。对半导体材料吸收率较高的激光，对导体和绝缘体也有一定的吸收率。在激光除锈中，污染物是铁锈层，它既不是导体，也不是绝缘体，它的性质类似于半导体，理论上来说，波长532nm的绿光激光对半导体材料吸收率最高，选择它才是除锈的最佳选择，但它太昂贵了，市场上激光除锈机一般使用光纤激光，它是最便宜的激光，性价比最高的激光，除锈成本最低的激光。

光纤激光除锈的原理是：光纤激光波长是1064nm，它对锈层和基底金属都有较高的吸收率，激光焊接、激光切割都使用光纤激光，这意味着如果操作不当，会损伤基底金属。但好消息是，金属对激光的反射率远远大于锈层，激光总能量=吸收+反射+衍射，锈层对激光的吸收率高达80%以上，金属对激光吸收率不足20%，大部分都被反射浪费了，只有很少的一部分能量被金属吸收，锈层的反射率要低得多，能吸收大部分激光能量，且锈层的气化温度比基底金属要低得多，因此存在一个中间值，能够刚刚去除铁锈而不损伤基底金属，这个值处在一个狭小的空间内。这个空间值用激光能量密度来表示，随着激光能量密度不断升高，刚刚能去除污染物锈层的值叫做清洗阈值，刚刚能损伤基底金属的值叫做损伤阈值，激光能量密度必须处在清洗阈值和损伤阈值的之间。如果激光能量低于清洗阈值，不能气化铁锈，无论扫描多少遍都无法除锈，如果超过损伤阈值，就会在除锈的同时，损伤基底金属。

能够吸收激光能量是激光除锈的基础，除了光纤激光外，二氧化碳激光、紫外激光、绿光激光都对锈层有一定的吸收率，意味着这些激光都能用来除锈，激光除锈机也不仅限于光纤激光一种，它只是激光除锈设备的其中之一而已，在实战中应该根据不同的应用场景选择不同的机器，无论何种激光设备，除锈逻辑都是相同的，确定污染物和基底材料，选择合适的激光，调整合适的激光参数，设计合适的工艺流程，就能达到完美的除锈效果。