铝合金表面环氧树脂漆激光清洗的工艺研究

论文摘要

激光清洗金属表面油漆相比较于传统的清洗方式具有无机械接触、绿色无污染、清洗效率高和运行成本低等优点,这使得激光清洗在除漆领域具有重大的应用价值。目前,利用激光清洗金属表面油漆基本是利用激光烧蚀效应进行去除,然而烧蚀过程会造成金属基底表面的损伤;另一种方法是利用热应力的方法进行金属表面油漆的去除,这种方法仍处于实验验证阶段。铝合金因其巨大的产量以及独特的性质在航空、建筑和汽车三大重要工业领域被广泛的应用。铝合金表面油漆去除的研究具有重大意义,并且对其他金属表面油漆的去除也具有指导意义。本论文正是在此背景下,对利用热应力高效无损的清洗铝合金表面环氧树脂漆的工艺进行了研究。本论文从模型建立、理论模拟以及实验验证等方面开展了铝合金表面环氧树脂漆激光清洗的工艺研究。首先从光与物质的相互作用出发对激光清洗的理论基础进行了分析,并针对铝合金表面环氧树脂漆的样品建立了理论模型。结合建立的理论模型、热传导方程和材料本身物理性质,模拟得到了其温度场分布。结合该理论模型在激光辐照下因升温而产生的热应力,比较基底和漆层之间的黏附力,得到了该理论模型的理论清洗阈值。搭建了由光纤激光器、光束控制模块、样品平台和计算机终端组成的激光除漆实验平台,并完成了激光清洗铝合金表面环氧树脂漆的工艺研究。通过实验得出了在重叠率为0%时,铝合金表面油漆的清洗阈值为0.255 J/cm2,与理论清洗阈值0.240J/cm2相符合。为了验证该模型对金属表面油漆去除的适用性,对普通碳钢合金表面环氧树脂漆的去除分别进行了模拟计算和实验验证,得到了普通碳钢合金的理论清洗阈值和实际清洗阈值分别为0.233 J/cm2和0.238 J/cm2。结合显微镜观察和图像处理技术,深入研究了激光能量密度、脉冲重复频率、脉冲宽度、扫描速度和扫描步径对清洗效果的影响规律,获得了铝合金表面环氧树脂漆去除的优化工艺参数。通过研究发现,相比较于传统的激光烧蚀法,本文中所使用的清洗方式具有更高的清洗速度、更低的清洗阈值以及并可能做到无损清洗,这对于高效、无损的去除铝合金表面油漆具有潜在的应用价值。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴晨炜

导师: 袁孝

关键词: 激光清洗,光纤激光器,油漆去除,热应力

来源: 苏州大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,金属学及金属工艺,无线电电子学

单位: 苏州大学

分类号: TG176;TN249

DOI: 10.27351/d.cnki.gszhu.2019.001716

总页数: 76

文件大小: 5273K

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标签：激光清洗论文;  光纤激光器论文;  油漆去除论文;  热应力论文;