激光除銹：在鐵路鋼軌中的應用
日期：2024/12/23 0:25:01 作者：華馳激光 閱讀數：414能清洗城軌列車，還能清洗航空發動機
“車身要做焊前焊后清理，以前是靠人手，拿著鋼刷去刷。”中車南京浦鎮車輛有限公司工藝主管金文濤告訴長江日報記者，中車南京浦鎮是中國城市軌道交通車輛生產定點企業，城軌在焊接過程中需要清洗，通過集成武漢翔明激光的激光清洗設備，進行清焊一體協同作用，用機器替代了強度較大的人工勞動。目前該套設備已陸續出廠城軌2000多輛。
“航空航天的飛機、火箭的結構件涂裝前，也需要做清洗處理。”航空工業綜合所的集團一級專家、研究員王西昌介紹，面對不同材料不同需求功能的應用場景，激光清洗同樣好使。
據介紹，激光清洗的原理在于高能量密度、短脈沖激光照射下，工件表面的污染物瞬間氣化、蒸發、振動剝落。
長江日報記者通過視頻看到，在一塊轉頭大小、銹跡斑斑的鋼板上，激光一道道劃過，不到1分鐘，鋼板潔凈如初，發出自然的金屬光澤，現場沒有煙塵。
火箭焊前氧化膜的清理，運載火箭貯箱結構艙體、航空發動機葉片的清洗，武器裝備、電子線路接頭的清洗，都可以使用激光清洗。該技術在飛機結構、鐵軌及火車構件、艦船表面零部件焊接前清洗等方面有著巨大的應用前景，復興號動車組的焊接生產線、長征運載火箭高強鋁合金焊接清理，都已經配備了激光清洗機。
以鐵路鋼軌為例，鐵路網絡可以說是我國交通網絡中至關重要的組成部分，2015年底我國運營鐵路總長達12.1萬公里，居世界第二。其中高鐵里程超1.9萬公里，居世界第一。中國高鐵運行速度160~320 km/h，要求全部使用無縫線路(道岔、隧道、橋梁、站臺等特殊路段除外) ;無縫鐵路能節省15%以上的維修費用，延長25%的鋼軌使用壽命。
現如今無縫鋼軌已成為我國整個鐵路網絡的主要鋪軌類型，我國鐵路線路的無縫化達70%以上。無縫鋼軌生產關鍵工序為鋼軌焊接，而鋼軌的除銹清洗技術對焊接的影響至關重要。
采用傳統的砂輪打磨清洗會存在很多問題:
1.深度打磨，保證清潔度，卻破壞鋼軌表面弧面形貌。鋼軌間及鋼軌與輪轂間存在不均勻過渡區及縫隙，列車抖動嚴重，高速運行列車產生微顫，降低了乘客的舒適性;
2.減小打磨量，保證弧面形貌，卻導致銹蝕殘留嚴重。焊接電流大范圍急劇變化(不穩度±(200~1600 A ) )。焊接電流大幅變化，使焊縫產生晶粒粗大、灰斑等難以探測的缺陷，埋下了嚴重的安全隱患;
3.目前打磨清洗銹蝕殘留20%~30%，導致焊接失敗率達10%;修復工序極為繁瑣，成本達3萬元/焊頭，制約了無縫鐵路鋪軌生產進程;
4.消耗大量砂輪耗材，已對環境造成了粉塵污染，對工人健康產生了嚴重的危害;
5.鐵路維護修理工作繁重，激光除銹清洗技術能夠替代人工打磨清洗推動我國高效自動化鐵路在線修復工作進程。
采用激光除銹清洗則能避免以上所述問題，具有如下優點:
1.清洗光源可自適應鋼軌弧面形貌，最大程度減少基材破壞;
2.激光除銹清洗可實現污染物選擇性清除，提高清潔度，保護基材;
3.無耗材綠色清洗技術，消除粉塵污染，大幅降低清洗成本;
4.清洗光源可利用光纖柔性傳輸，與機器人集成工作;
5.大幅提高清洗質量，提升焊接成品率、鋼軌焊接強度及可靠性，消除安全隱患。