隨著工業(yè)領(lǐng)域?qū)Νh(huán)境要求的日益嚴(yán)苛,傳統(tǒng)清洗方式已經(jīng)無(wú)法滿足工業(yè)需求,激光清洗技術(shù)的出現(xiàn)展現(xiàn)了其特有的優(yōu)越性,彌補(bǔ)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(yīng)用范圍也更加廣闊。激光清洗在近年來(lái)得到廣泛關(guān)注,主要優(yōu)點(diǎn)包括無(wú)污染、無(wú)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(dá)的危險(xiǎn)區(qū)域等。在航空航天領(lǐng)域,飛機(jī)金屬蒙皮經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間服役,表面的漆層會(huì)發(fā)生老化、開(kāi)裂和脫落等現(xiàn)象,為保證飛機(jī)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(duì)表面重新涂裝。本文以飛機(jī)蒙皮常用2024鋁合金、304不銹鋼等作為實(shí)驗(yàn)材料,表面TB06-9、TS70-1漆層作為清洗對(duì)象,利用脈沖光纖激光器針對(duì)飛機(jī)蒙皮表面漆層開(kāi)展了激光清洗實(shí)驗(yàn)研究:（1）對(duì)激光清洗的清洗參數(shù)優(yōu)化及影響規(guī)律進(jìn)行研究。提出一種利用灰度值評(píng)價(jià)清洗表面潔凈程度的方法,借助MATLAB軟件對(duì)三維形貌儀采集的清洗表面圖像進(jìn)行灰度轉(zhuǎn)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(jié)果表明漆層微量元素含量大大降低,驗(yàn)證了清洗效果的有效性。在有效灰度區(qū)間基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝參數(shù)的優(yōu)化,... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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脈沖激光清洗原理圖

山東理工大學(xué)碩士學(xué)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(duì)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(duì)激光的吸收率不同，利用這個(gè)吸收率差就可以通過(guò)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)完成污染物的清洗。激光開(kāi)始輻照表面進(jìn)行清洗時(shí)，污染物層對(duì)激光的吸收率較基體高，能量會(huì)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(duì)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(shí)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(jìn)行清洗，如圖1.3所示。與干式清洗差別在于，液膜對(duì)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(guò)一步吸收，減少濺射風(fēng)險(xiǎn)，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(shí)清洗效果較好，對(duì)于油污或者較強(qiáng)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(duì)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(yīng)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(yīng)用較多的是微粒作為清洗對(duì)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(tái)慢慢上移基體材料或?qū)⒓す馄髀陆担刮⒘Ｅc激光接觸，激光焦點(diǎn)處會(huì)發(fā)生電離現(xiàn)象形成沖擊波，沖擊波膨脹擴(kuò)大與微粒發(fā)生碰撞，當(dāng)沖擊波作用在微粒的橫向力矩超過(guò)縱向力矩，微粒會(huì)突破基體的黏著滾動(dòng)去除。以上三種清洗方法中，激光干式清洗操作簡(jiǎn)單，清洗條件要求少

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論5清洗一些污染物較厚的清洗對(duì)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(duì)激光的折射作用，導(dǎo)致選擇工藝需要重新規(guī)劃，延長(zhǎng)了操作過(guò)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(yīng)。激光沖擊波式清洗主要用于去除微米級(jí)甚至納米級(jí)微粒，但針對(duì)漆層的清洗較少，沖擊波的產(chǎn)生對(duì)工藝要求嚴(yán)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(guò)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(jī)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(diǎn)。1.3清洗機(jī)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(dòng)等一系列物理化學(xué)變化，最終脫離基體表面，這個(gè)過(guò)程主要存在燒蝕、光壓力、選擇性氣化、振動(dòng)、氣化壓力、等離子體沖擊六種機(jī)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(dǎo)致溫度升高，單位時(shí)間內(nèi)表面能量足夠大時(shí)，污染層溫度會(huì)持續(xù)增大直至發(fā)生熔化，此時(shí)表面的瞬時(shí)溫度甚至能高達(dá)上千度，超過(guò)污染物的熔沸點(diǎn)，發(fā)生燒蝕、氣化等一系列物理化學(xué)反應(yīng)將污染層從基體表面剝離，從而達(dá)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(shí)基體表面開(kāi)始吸收

【參考文獻(xiàn)】：
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(shù)研究[D]. 陸思遠(yuǎn).華中科技大學(xué) 2017
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本文編號(hào)：3435094