近年來，隨著中國軌道交通的高速發(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，對軌道制造工藝水平的提升起著極大的推動作用。除了焊接、切割、關(guān)鍵零部件表面改性、打標、打孔及微細加工等，激光清洗也成為近年來軌道交通制造的熱門應(yīng)用。
隨著 “中國制造2025” 國家戰(zhàn)略實施，高速列車鋁合金車身、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，并逐步得到工程化應(yīng)用。面對軌道交通建設(shè)輕量化與高速化的趨勢，在我國產(chǎn)業(yè)升級和環(huán)境保護的大背景下，先進且無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)勢和發(fā)展趨勢。
清洗工業(yè)的“顛覆者”
清洗作業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)過程必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長使用壽命等具有重要作用。激光清洗是一項優(yōu)勢顯著、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、可實現(xiàn)遠程控制、應(yīng)用范圍廣、運行成本低、無耗材免維護、不污染環(huán)境、降本增效等優(yōu)點。
激光清洗技術(shù)基于效率高、效果佳、非接觸、無損傷、綠色環(huán)保等突出優(yōu)勢，與傳統(tǒng)清洗劑、超聲波和機械式清洗形成鮮明對比，自20世紀60年代提出以來，受到國內(nèi)外工程技術(shù)人員的青睞。經(jīng)過五十余年發(fā)展，基礎(chǔ)研究及配套設(shè)備開發(fā)日趨成熟。
作為一種先進技術(shù)，激光清洗被認為是清洗工業(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)用價值潛力巨大，尤其在高端制造業(yè)領(lǐng)域已部分實現(xiàn)工業(yè)化，如半導(dǎo)體、海洋裝備、汽車制造、航空航天、高鐵運輸?shù)取?
在國家大力推進制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的大背景下，傳統(tǒng)的清洗方法已無法滿足工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用需求，特別是高精尖應(yīng)用領(lǐng)域，先進的激光清洗技術(shù)越來越受到重視。如今，先進制造業(yè)已成為國際競爭的制高點，發(fā)展激光清洗技術(shù)對我國軌道交通裝備國際競爭力的大幅提升、經(jīng)濟和社會的發(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)護工作中常見的問題。為了保障列車平穩(wěn)運行，鐵道部門會定期進行軌道除銹工作。
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兩種方式。人工打磨除銹是目前鐵軌維護保養(yǎng)的主要方式，但其勞動強度大，作業(yè)難度高，工作效率低。
大型鐵軌除銹打磨機相較人工打磨除銹效率更高，但除銹設(shè)備體積大，使用時需要自帶發(fā)電機，通過牽引機車帶動在鐵路上運行，因此，使用大型鐵軌除銹打磨機作業(yè)前需要提請運輸計劃，現(xiàn)場作業(yè)時占用線路影響行車運輸，單次清洗成本高，對鐵軌周圍環(huán)境有較大影響。
此外，傳統(tǒng)打磨除銹還有以下幾個問題：
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，影響乘客乘車舒適性；
2.減小打磨量，保護弧面形貌，導(dǎo)致銹蝕殘留嚴重，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，清洗過程中易產(chǎn)生揚塵，造成嚴重環(huán)境污染的同時，對養(yǎng)護工人健康產(chǎn)生巨大的危害；
4.工作效率低下，清洗周期長，并將因此產(chǎn)生較高的人力成本和運輸調(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程中，存在大量需要清洗的部件。安裝或懸掛于車體外的關(guān)鍵部件，如車軸、齒輪箱、制動盤、受電弓等需要去除油污、銹蝕、油漆等污物。由于污物種類多，需采用不同的清洗方法，甚至拆解部件，清洗流程長。傳統(tǒng)清洗方法包括噴砂、機械打磨、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、清洗時間長、部分位置清洗不徹底以及清洗成本高等問題。
與傳統(tǒng)清洗方式相比，激光清洗軌道優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1. 更安全：激光清洗設(shè)備可以實現(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延長軌道使用壽命；
2.更環(huán)保：激光清洗設(shè)備在清洗過程中不會產(chǎn)生粉塵污染，綠色環(huán)保；
3.更便捷：激光清洗設(shè)備可實現(xiàn)單人操作，或配合機器人集成工作，避免額外申請鐵路運輸計劃，進一步提高工作效率，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，但市場前景廣闊，推廣意義重大。隨著軌道客車制造水平的提升和“中國制造2025”的實施，激光加工技術(shù)已成為未來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，降低了產(chǎn)品制造成本，提升了產(chǎn)線的自動化水平，滿足企業(yè)轉(zhuǎn)型升級需求，契合國家綠色發(fā)展理念，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和社會效益。
文稿：編輯鐘鳴
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