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激光切割機的技術應用與建筑行業

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激光切割機的技術應用與建筑行業

發布日期:2019-11-25 作者: 點擊:

  在土木工程領域,用激光加工建材的研究,已進行了長達40年之久,但進展非常緩慢,原因是:激光切割機加工的成本太高。該領域對激光器輸出功率的要求太高,因為,在通常情況下,混凝土和其它建材都是很厚、很大的。自上世紀90年代后期以來,幾千瓦級激光器的巨大進展,又重新在土木工程領域點燃了研究激光加工建材的熱情。

  表面層蒸發可用聚焦的高功率激光束在混凝土表面掃描實現,但此時的功率密度必須足夠高,至少在幾千瓦/厘米2量級,而在散裂過程中,只需使用非聚焦的激光束,功率密度較低,約為200-300瓦/厘米2量級。在后者情況下,位于表面下的混凝土中的水,瞬時蒸發產生內部應力,這種應力會引起表面層分層和散裂。用水泥散裂方法去除表面層的缺點是:該方法不太穩定,只能作為一個操作步驟使用。用激光重復掃描已散裂的區域幾乎不會產生進一步散裂。為此,這一方法只對去除2-3毫米的淺表面層有效。去除表面層的三個方法是用激光使近表面的混凝土熔化和熱退化。凝固的玻璃層和它下面的熱退化層非常脆弱,很容易用機械方法去除。激光熔化和機械清除工序可以重復,直到去除厚度達到要求為止。

  表面粗化:用激光器在用于大樓的花崗巖表面劃痕和粗化,已于十幾年前在日本演示過了,人們試圖用它作為傳統方法的替代品。與噴火粗化法相比,激光劃痕的優點是:幾乎不會使表面下的材料破壞,幾乎不會影響的強度,不會破壞石頭的邊緣。

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  激光去污:許多國家都在研究用激光去除混凝土工事表面和核實施地面污染層的可行性。通常,污染只在表面附近存在,再下面的混凝土是沒有污染的。去除污染的表面層(通常幾毫米厚),會大大減小在核設施報廢時要處理的混凝土體積。激光去污的優點是:容易實現遙控操作,這可把工人在污染區的工作時間縮到短,減小二次污染廢物的產生,減少設備污染。可供選擇的幾項激光去除表面層的技術有:蒸發、散裂和熱退化。

  激光上釉:對天然石材和制品進行激光上釉的技術,是在上世紀90年代早期發展起來的,上釉后的產品主要用于護墻板。用低功率密度的散焦光束熔化表面層,而顏色則可通過添加金屬離子的方法加到層中去。在天然石材的情況下,可在激光處理之前,用刷子或用其它方法將鹽水中的金屬離子涂到產品的表面上。在水泥制品情況下,可在澆鑄之前,將少量的金屬氧化物粉沫加到灰泥或混凝土混合料中。當表面被激光融化時,玻璃層就披上一層與金屬離子或氧化物相應的顏色。激光上釉的優點是:圖案或顏色深淺很容易通過改變激光處理參數調節。


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