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在造船业和海工装备制造业中,船用钢铁生锈问题一直为人们所关注。在过去,喷砂除锈因为效率高而受人们所青睐,但是喷砂除锈存在降低材料产品寿命、噪声大、污染环境等问题。与之相比,激光除锈具有绿色环保、除锈效果好等诸多优点,所以对激光除锈机理及监测技术进行研究有着非常实际的意义!
本文运用光电二极管、PVDF压电薄膜、示波器和其它实验设备对激光除锈过程中产生的激光诱导等离子体信号和声表面波信号开展了相关研究,并对其与激光除锈质量之间的关系做了进一步分析;用光纤激光器做了扫描除锈实验;并对现有的除锈装置做了相关改进。主要研究内容如下:
指出激光诱导等离子体信号峰值电压变化与激光除锈质量之间有一定的关系。利用外表面覆盖有1064nm衰减片(T≤0.1%)的光电管来采集激光除锈过程中产生的激光诱导等离子体信号。实验结果表明:激光能量越大,产生的激光诱导等离子体的峰值电压越高;不同激光能量下产生的激光诱导等离子体的脉宽为70ns左右。通过激光诱导等离子体信号峰值电压变化趋势确定了生锈程度为B级的船用钢铁45号钢的单点单次最佳激光除锈能量密度约为:56.6J/cm2;通过监测单点多次冲击时的激光诱导等离子体信号峰值电压变化可以确定样品表面是否清洗干净。这为实时监测和控制激光除锈过程提供了一定的依据。
运用光纤激光器对生锈程度为B级的船用钢铁Q235B做了扫描除锈实验,并对除锈前后样品进行了SEM分析,得到了最佳激光参数。最佳激光参数是:功率30W、频率20KHz、开激光延迟lμs、关激光延迟50μs;并指出激光除锈是燃烧气化、热冲击和热振动、声波震碎等多种机理共同起作用的结果。
介绍了与激光毛化技术、化学洗剂相结合的激光除锈装置和激光除锈污物自动收集装置,并对一种激光能量实时显示装置进行了探索。
最后采用激光声表面波信号进行除锈质量监测相关探索。运用波长1064nm、脉宽10ns、能量1J、光斑直径3mm的激光对生锈程度为B级的船用钢铁45号钢进行单点多次激光辐照,并用PVDF压电薄膜逐次收集除锈过程中产生的声表面波信号,并对声表面波信号与激光除锈质量之间的关系进行了分析。