近年來(lái)，隨著中國(guó)軌道交通的高速發(fā)展，作為軌道制造行業(yè)中的重要制造技術(shù)方法，激光加工制造技術(shù)備受矚目，對(duì)軌道制造工藝水平的提升起著極大的推動(dòng)作用。除了焊接、切割、關(guān)鍵零部件表面改性、打標(biāo)、打孔及微細(xì)加工等，激光清洗也成為近年來(lái)軌道交通制造的熱門(mén)應(yīng)用。
隨著 “中國(guó)制造2025” 國(guó)家戰(zhàn)略實(shí)施，高速列車(chē)鋁合金車(chē)身、齒輪箱等關(guān)鍵零部件的高效、優(yōu)質(zhì)激光清洗技術(shù)成為研究熱點(diǎn)，并逐步得到工程化應(yīng)用。面對(duì)軌道交通建設(shè)輕量化與高速化的趨勢(shì)，在我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和環(huán)境保護(hù)的大背景下，先進(jìn)且無(wú)污染的激光清洗技術(shù)具有取代大部分常規(guī)清洗方法的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展趨勢(shì)。
清洗工業(yè)的“顛覆者”
清洗作業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)使用壽命等具有重要作用。激光清洗是一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)顯著、應(yīng)用廣泛的新型表面清潔技術(shù)。與傳統(tǒng)的清洗方法相比，具備清洗效果好、控制精度高、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、應(yīng)用范圍廣、運(yùn)行成本低、無(wú)耗材免維護(hù)、不污染環(huán)境、降本增效等優(yōu)點(diǎn)。
激光清洗技術(shù)基于效率高、效果佳、非接觸、無(wú)損傷、綠色環(huán)保等突出優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)清洗劑、超聲波和機(jī)械式清洗形成鮮明對(duì)比，自20世紀(jì)60年代提出以來(lái)，受到國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員的青睞。經(jīng)過(guò)五十余年發(fā)展，基礎(chǔ)研究及配套設(shè)備開(kāi)發(fā)日趨成熟。
作為一種先進(jìn)技術(shù)，激光清洗被認(rèn)為是清洗工業(yè)的“顛覆者”。激光清洗技術(shù)適用范圍非常廣，在工業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用價(jià)值潛力巨大，尤其在高端制造業(yè)領(lǐng)域已部分實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，如半導(dǎo)體、海洋裝備、汽車(chē)制造、航空航天、高鐵運(yùn)輸?shù)取?
在國(guó)家大力推進(jìn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的大背景下，傳統(tǒng)的清洗方法已無(wú)法滿足工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求，特別是高精尖應(yīng)用領(lǐng)域，先進(jìn)的激光清洗技術(shù)越來(lái)越受到重視。如今，先進(jìn)制造業(yè)已成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，發(fā)展激光清洗技術(shù)對(duì)我國(guó)軌道交通裝備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的大幅提升、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展具有非常重要的戰(zhàn)略意義。
傳統(tǒng)鐵軌清洗方案
中國(guó)鐵路軌道主要使用的原料是高錳鋼，這是一種具有良好抗磨性與耐磨性的合金鋼，能夠有效抵抗沖擊性磨損。由于軌道常年暴露在空氣中，并且需要面對(duì)風(fēng)吹雨淋的自然環(huán)境，因此，軌道生銹一直是軌道養(yǎng)護(hù)工作中常見(jiàn)的問(wèn)題。為了保障列車(chē)平穩(wěn)運(yùn)行，鐵道部門(mén)會(huì)定期進(jìn)行軌道除銹工作。
當(dāng)前軌道除銹主要依靠打磨除銹，包括人工打磨除銹和使用大型鐵軌除銹打磨機(jī)兩種方式。人工打磨除銹是目前鐵軌維護(hù)保養(yǎng)的主要方式，但其勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)難度高，工作效率低。
大型鐵軌除銹打磨機(jī)相較人工打磨除銹效率更高，但除銹設(shè)備體積大，使用時(shí)需要自帶發(fā)電機(jī)，通過(guò)牽引機(jī)車(chē)帶動(dòng)在鐵路上運(yùn)行，因此，使用大型鐵軌除銹打磨機(jī)作業(yè)前需要提請(qǐng)運(yùn)輸計(jì)劃，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)占用線路影響行車(chē)運(yùn)輸，單次清洗成本高，對(duì)鐵軌周?chē)h(huán)境有較大影響。
此外，傳統(tǒng)打磨除銹還有以下幾個(gè)問(wèn)題：
1.深度打磨，保證了鐵軌清潔度，但有可能破壞鋼軌表面弧面形貌，影響乘客乘車(chē)舒適性；
2.減小打磨量，保護(hù)弧面形貌，導(dǎo)致銹蝕殘留嚴(yán)重，埋下巨大安全隱患；
3.打磨清洗需消耗大量砂輪耗材，成本昂貴，清洗過(guò)程中易產(chǎn)生揚(yáng)塵，造成嚴(yán)重環(huán)境污染的同時(shí)，對(duì)養(yǎng)護(hù)工人健康產(chǎn)生巨大的危害；
4.工作效率低下，清洗周期長(zhǎng)，并將因此產(chǎn)生較高的人力成本和運(yùn)輸調(diào)度成本。
激光清洗的創(chuàng)新應(yīng)用
軌道交通裝備檢修維保過(guò)程中，存在大量需要清洗的部件。安裝或懸掛于車(chē)體外的關(guān)鍵部件，如車(chē)軸、齒輪箱、制動(dòng)盤(pán)、受電弓等需要去除油污、銹蝕、油漆等污物。由于污物種類(lèi)多，需采用不同的清洗方法，甚至拆解部件，清洗流程長(zhǎng)。傳統(tǒng)清洗方法包括噴砂、機(jī)械打磨、高壓水射流、化學(xué)試劑清洗、超聲波清洗。這些清洗存在損傷基體、工作環(huán)境較差、產(chǎn)生污染、清洗時(shí)間長(zhǎng)、部分位置清洗不徹底以及清洗成本高等問(wèn)題。
與傳統(tǒng)清洗方式相比，激光清洗軌道優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1. 更安全：激光清洗設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)清洗光源自適應(yīng)鋼軌弧面形貌，最大程度減少基材損壞，在提高清潔程度的同時(shí)延長(zhǎng)軌道使用壽命；
2.更環(huán)保：激光清洗設(shè)備在清洗過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生粉塵污染，綠色環(huán)保；
3.更便捷：激光清洗設(shè)備可實(shí)現(xiàn)單人操作，或配合機(jī)器人集成工作，避免額外申請(qǐng)鐵路運(yùn)輸計(jì)劃，進(jìn)一步提高工作效率，降低清洗成本。
激光清洗是異于以往傳統(tǒng)清洗工藝的新技術(shù)，因其綠色節(jié)能環(huán)保受到了越來(lái)越多的關(guān)注，其在軌道交通行業(yè)有著非常重要的應(yīng)用前景。
激光清洗技術(shù)在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用雖然處于起步階段，但市場(chǎng)前景廣闊，推廣意義重大。隨著軌道客車(chē)制造水平的提升和“中國(guó)制造2025”的實(shí)施，激光加工技術(shù)已成為未來(lái)高端裝備制造不可或缺的技術(shù)手段。激光清洗作為激光加工技術(shù)的重要分支，以其優(yōu)質(zhì)、高效、智能的工程特點(diǎn)，降低了產(chǎn)品制造成本，提升了產(chǎn)線的自動(dòng)化水平，滿足企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)需求，契合國(guó)家綠色發(fā)展理念，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文稿：編輯鐘鳴
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