隨著工業(yè)領域對環(huán)境要求的日益嚴苛,傳統(tǒng)清洗方式已經(jīng)無法滿足工業(yè)需求,激光清洗技術的出現(xiàn)展現(xiàn)了其特有的優(yōu)越性,彌補了傳統(tǒng)清洗的種種不足,不僅減少了環(huán)境污染,還提高了清洗效率,應用范圍也更加廣闊。激光清洗在近年來得到廣泛關注,主要優(yōu)點包括無污染、無接觸、成本低、效率高、可控性好、可選區(qū)精密清洗、可清洗難以到達的危險區(qū)域等。在航空航天領域,飛機金屬蒙皮經(jīng)過長時間服役,表面的漆層會發(fā)生老化、開裂和脫落等現(xiàn)象,為保證飛機飛行的穩(wěn)定性和安全性,必須定期清理原有漆層以便于對表面重新涂裝。本文以飛機蒙皮常用2024鋁合金、304不銹鋼等作為實驗材料,表面TB06-9、TS70-1漆層作為清洗對象,利用脈沖光纖激光器針對飛機蒙皮表面漆層開展了激光清洗實驗研究:（1）對激光清洗的清洗參數(shù)優(yōu)化及影響規(guī)律進行研究。提出一種利用灰度值評價清洗表面潔凈程度的方法,借助MATLAB軟件對三維形貌儀采集的清洗表面圖像進行灰度轉換,發(fā)現(xiàn)在90.9-102灰度區(qū)間的樣品清洗效果較好。利用XPS、XRD分析灰度區(qū)間的表面元素,結果表明漆層微量元素含量大大降低,驗證了清洗效果的有效性。在有效灰度區(qū)間基礎上進行工藝參數(shù)的優(yōu)化,... 

【文章來源】：山東理工大學山東省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

脈沖激光清洗原理圖

山東理工大學碩士學位論文第一章緒論4干式清洗法主要適用于一些非透光性材料或者對激光吸收系數(shù)大的材料，一般需要激光清洗的零部件基體和基體表層污染物對激光的吸收率不同，利用這個吸收率差就可以通過調(diào)節(jié)工藝參數(shù)完成污染物的清洗。激光開始輻照表面進行清洗時，污染物層對激光的吸收率較基體高，能量會被污染層先吸收分解。在污染層清洗完全分解后，零部件基體對于激光的反射率大，部分能量被反射，使基體的損傷較小[14-15]。。圖1.2激光干式清洗方法示意圖[14]Fig.1.2Processdiagramoflaserablationcleaningmethod[14]激光濕式清洗又稱液膜輔助激光清洗，是指在激光清洗時在待清洗零部件表面覆蓋一層液體或者直接將零件浸泡在液體環(huán)境之中進行清洗，如圖1.3所示。與干式清洗差別在于，液膜對激光能量和表面熱量都有一定程度吸收，并且表層液膜將待清洗工件和空氣隔絕，使清洗后的污染物先經(jīng)過一步吸收，減少濺射風險，產(chǎn)生的氣體污染物也顯著減少。激光濕式清洗清洗銹跡、顆粒物時清洗效果較好，對于油污或者較強附著力的微生物污染物清洗不理想。激光濕式清洗要求較多，不同材料對液膜成分需要不同，并且基體材料在液膜中吸收激光波段也不同，應用范圍較窄[14]。激光沖擊波清洗方法與激光干式及濕式清洗有較大不同，其主要依靠沖擊波力作用去除污染物，根據(jù)它的清洗方式應用較多的是微粒作為清洗對象。激光器沿著基體表面平行射出激光，調(diào)整激光與基體間距離，根據(jù)工作臺慢慢上移基體材料或將激光器慢慢下降，使微粒與激光接觸，激光焦點處會發(fā)生電離現(xiàn)象形成沖擊波，沖擊波膨脹擴大與微粒發(fā)生碰撞，當沖擊波作用在微粒的橫向力矩超過縱向力矩，微粒會突破基體的黏著滾動去除。以上三種清洗方法中，激光干式清洗操作簡單，清洗條件要求少

山東理工大學碩士學位論文第一章緒論5清洗一些污染物較厚的清洗對象。圖1.3液膜輔助式激光清洗工藝示意圖[14]Figure1.3Processdiagramofliquidfilmassistedlasercleaning[14]但濕式清洗同樣存在不足，首先表面液膜對激光的折射作用，導致選擇工藝需要重新規(guī)劃，延長了操作過程，其次由于使用液膜覆蓋，清洗完畢后基體容易受到破壞，與液膜發(fā)生反應。激光沖擊波式清洗主要用于去除微米級甚至納米級微粒，但針對漆層的清洗較少，沖擊波的產(chǎn)生對工藝要求嚴格，既要保證激光參數(shù)能夠發(fā)生電離，又要調(diào)整激光與基體之間的距離，確保有足夠大的沖擊力清除微粒[14]。由于清洗過程中影響清洗效果的因素眾多，包括基底與污物材料本身的吸光率、激光參數(shù)、激光入射角和激光與污物的作用機理等[16]，各種因素的工藝研究缺乏深入探索，因此選擇合適的激光器類型、采用優(yōu)化的工藝參數(shù)是有效去除各種涂層、油漆、顆�；蛭畚锏闹攸c。1.3清洗機理綜述激光清洗的原理是采用高峰值功率的激光輻照到需要清除的污染部位，表面污染層吸收激光能量，引起熔化、氣化、振動等一系列物理化學變化，最終脫離基體表面，這個過程主要存在燒蝕、光壓力、選擇性氣化、振動、氣化壓力、等離子體沖擊六種機制。1.3.1燒蝕、氣化激光的燒蝕原理是材料基體的表面污染物在受到激光輻照后，激光與污染層之間發(fā)生作用，集聚能量導致溫度升高，單位時間內(nèi)表面能量足夠大時，污染層溫度會持續(xù)增大直至發(fā)生熔化，此時表面的瞬時溫度甚至能高達上千度，超過污染物的熔沸點，發(fā)生燒蝕、氣化等一系列物理化學反應將污染層從基體表面剝離，從而達到清洗污染物的效果。隨著不斷燒蝕和氣化，金屬表面污染物逐漸減薄直至消失，此時基體表面開始吸收

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]激光清洗銹蝕鋼板的技術研究[D]. 陸思遠.華中科技大學 2017
[4]激光清洗橡膠制品模具的工藝研究[D]. 孫海迎.青島科技大學 2009
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本文編號：3435094