船舶板材激光除锈工艺参数确定方法研究

针对绿色造船技术发展对船用钢板表面清理除锈的工艺需求,研究基于光纤激光器的船舶板材激光除锈工艺。通过激光单线扫描除锈实验,得到沟槽轮廓几何特征量随激光能量密度的变化关系:在0.5~5 J/mm2能量密度范围内,单线扫描沟槽轮廓的深度、宽度、横截面积三个几何特征量均与能量密度近似呈线性关系。针对船舶板材表面除锈工艺要求,提出一种通过单线扫描沟槽轮廓特征来确定搭接扫描除锈工艺参数的方法。搭接扫描除锈实验结果表明该工艺参数确定方法在一定范围内有效可行,激光除锈能够达到船板涂装清洁度标准,并能满足表面粗糙度的要求,为激光除锈在船舶板材表面清洗中的应用提供了有效的工艺参数确定方法。     

基于激光清洗技术的船舶绿色清洗方法研究

针对船舱内各种复杂空间的作业环境需求,利用激光清洗技术对船用钢材EH36表面的漆层、锈蚀、油污开展工艺试验研究。首先研究激光功率、重复频率、脉冲宽度工艺参数组合对表面形貌的影响,揭示不同参数对表面剥离程度与粗糙度的影响,同时需要避免产生表面裂纹。其次,设计单因素试验获得漆、锈、油污的最佳清洗工艺窗口,漆、油污可以通过一次激光扫描除去,锈蚀需要清洗两次。通过对比清洗前后的基材表面元素含量分布以及微观形貌变化,结果表明,激光清洗后表面污染物有关的元素C、N、O均大幅降低,锈蚀、油污能够被完全去除,而漆层存在少量细小片状残留。最后对清洗后的基材进行了力学性能测试,发现表层硬度有所提升,除锈样提升约20 HV,除油样提升约3 HV,除漆样提升约13 HV;激光清洗对基材的抗拉、弯曲性能没有明显影响。因此,船用钢的激光清洗过程是可靠且无损的。     

脉冲激光除锈工艺研究

采用波长为1.06μm的脉冲激光进行了除锈工艺研究。主要研究了激光扫描速度、脉冲重复频率、扫描方式、离焦量、扫描线间距等工艺参数对于锈层清除率的影响,最后获得了优化的工艺参数,并采用该参数除锈的样品与砂纸打磨样品进行了抗腐蚀性能和拉伸力学性能对比。研究结果表明:过高的扫描速度和脉冲重复频率,无法清除锈层;而过低的扫描速度和脉冲重复频率,虽然能够很好的除去样品的锈层,但是会对除锈后的表面造成二次氧化。离焦量和扫描线间距会影响相邻脉冲光斑的重叠程度,这两个参数也应该选择合适的组合,过大的重叠会引起二次氧化。采用慢、快扫描速度和低、高脉冲重复频率交替、多次扫描以及每次扫描旋转一定角度的方式更有利于去除船用钢板上的深厚的锈蚀。激光除锈后的船用钢材的抗腐蚀性能是用砂纸打磨的样品的2~3倍。     

纳秒脉冲激光清洗石化设备对清洗表面的影响

采用纳秒脉冲激光对石化设备普遍使用的20钢表面锈蚀层以及油污进行了激光清洗试验,通过正交实验法得到优化后的激光清洗工艺参数,在激光功率18 W,激光脉冲重复频率75kHz,扫描速度3 000mm/s的清洗工艺参数下可有效去除20钢表面的锈蚀层;在激光功率20 W,激光脉冲重复频率75 kHz,扫描速度2 250 mm/s的清洗工艺参数下可有效去除20钢表面附着的油污。分析了激光清洗前后材料表面形貌的变化,研究了激光清洗前后表面的显微硬度以及耐腐蚀性,结果表明：激光清洗可以在不改变材料的耐腐蚀性能的同时提升材料表面的显微硬度,从而达到理想的激光清洗效果。     

锈蚀表面的激光清洗及其元素组成分析

采用波长1064 nm高重频高能量激光清洗设备,研究了激光清洗碳钢表面锈蚀时工艺参数对除锈效果的影响,分析了激光清洗锈蚀表面、微区、线和点处的元素组成以及相对含量。结果发现:脉冲激光在优化参数下能将碳钢表面的锈蚀完全清洗干净,激光清洗锈蚀表面、微区、线和点处都没有发现氧元素的存在,表明脉冲激光不仅能将碳钢表面的锈蚀完全清洗干净,而且在激光清洗锈蚀过程中不会发生铁元素和氧元素的化学反应,生成氧化铁膜。     

激光除锈技术对高速列车集电环性能影响研究

为了研究激光除锈工艺应用于高速列车集电环的可行性，根据激光除锈效果和清洗效率，确定了集电环的最优激光清洗参量，即在激光覆盖试样整个表面的光斑搭接率为29.3%时，激光功率为16W，激光重复频率为70kHz，激光扫描速率为1.0m/s。采用最优工艺参量对集电环试样进行激光除锈，通过扫描电镜和金相显微镜观察原始试样和激光除锈后试样的表面微观组织；采用新的实验分析手段分析对比原始试样和激光除锈后试样表面硬度和表面力学性能；室温条件下采用LINSES电阻率测试仪对激光清洗前后试样的电阻率进行测量。结果表明，激光除锈后试样表面没有发生重熔和相变；原始试样和激光除锈后试样表面硬度和表面力学性能对比没有发生明显变化；由于表面粗糙度的增加以及部分晶体点阵发生的晶格畸变，增加了电子散射的几率，使电阻率提高8.3%，但仍符合使用规范。激光除锈技术对集电环基底表面性能没有产生显著影响，该工艺适用于高速列车集电环表面除锈。     

碳钢表面激光除锈研究

激光除锈作为一项新兴的清洗工艺,在碳钢表面除锈领域潜在巨大的发展前景。采用1 064 nm波长的连续光纤激光器,研究了激光功率、离焦量和扫描速度对激光除锈效果的影响,通过清洗前后碳钢表面元素含量的变化分析得到准确的优化工艺参数。由金相观察进一步论证了激光除锈的良好效果,并发现在激光作用下产生的硬化层有助于提高碳钢表面的硬度,达到理想的激光清洗效果。     

激光除锈的研究与试验

本文简要介绍激光除锈的机理和利用CO_2激光器对船用钢板进行的除锈试验.利用激光去除钢铁材料表面的锈蚀,是一种新的除锈方法.采用这一方法不仅能有效地去除锈蚀,而且能使除锈后的表面强化并具有一定的防锈能力.     

不同激光清洗方法对高强钢表面锈蚀层的去除研究

采用干式/液膜辅助式激光清洗方法对高强钢表面的锈蚀层进行处理,研究了激光功率对试样表面状态的影响规律,并对两种方法的除锈机理进行了对比分析。结果表明:两种清洗方法都能有效去除试样表面的锈蚀层,且低功率下液膜辅助式激光清洗效果比干式激光清洗效果更好。优化的液膜辅助式激光除锈工艺参数为:激光功率400 W,脉冲频率10 kHz,脉宽30 ns,此时试样表面氧元素的质量分数为3.38%,试样的表面粗糙度为3.04μm。     

激光参量对碳钢表面清洗质量的影响

为了研究激光工艺参量对碳钢表面锈蚀污染层清洗质量的影响规律,采用Nd:YAG准连续激光器对Q235钢板试样进行了激光除锈清洗试验,并观测了试样表面清洗质量.分析了激光清洗污染物烧蚀的工作机理,并试验研究了激光能量密度、扫描速率、扫描宽度、离焦量和重复频率等工艺参量对清洗质量的影响,在此基础上进行了正交试验;通过对激光清...     

Mechanism and characterization of nanosecond laser rust-removal on AH36 steel

In this paper, the effects of different laser powers, repetition rates, and spot overlaps on the surface roughness, micromorphology, and Vickers hardness of rusted AH36 steel were researched in the rust removal experiment of fiber pulse laser on the marine steel surface. Then, the mechanical properties, corrosion resistance, and metallographic microstructure of the surface of samples after laser cleaning were analyzed. The experimental results show that when the processing parameters were the laser power of 40 W, the repetition rate of 110 kHz, and the spot overlap of 50%, the rust removal effect on AH36 steel was the best, and it met the cleanliness standard of marine steel coating. Moreover, its Vickers hardness, mechanical properties, corrosion resistance, and repainting properties were superior to those of the original substrate.     

激光功率对激光-MIG复合焊焊缝成型影响研究

为了研究激光功率对船舶钢激光-熔化极惰性气体复合焊焊缝成型的影响，采用不同激光功率在7mm AH36船舶钢板上进行对接工艺试验，并进行了微观组织观测和力学性能测试，通过理论分析和实验验证，取得了焊缝成型最佳的工艺参量、焊缝接头不同区域微观组织、力学性能等数据。结果表明，在激光功率为6kW、电流为220A、焊接速率为1.2m/min时焊接，焊缝成型最好，焊缝区组织为板条马氏体及少量铁素体，其抗拉强度为545MPa，力学性能符合国家标准和中国船级社材料与焊接规范要求。这对于船舶钢的激光复合焊接具有一定的指导意义。     

激光扫描速度对碳钢板表面锈蚀层去除质量的影响

采用光纤激光器开展了碳钢板表面锈蚀层激光清洗研究,通过白光干涉仪、光学显微镜、拉曼光谱仪等研究了激光扫描速度对锈蚀层去除质量的影响。研究表明,当激光扫描速度小于2 000 mm/s时,因光斑搭接率高,热累积效应强,试样表面出现基材熔化重凝现象,同时试样表面发生二次氧化,生成了复杂的铁的氧化物膜层,此时试样表面粗糙度最小。当激光扫描速度增加到3000 mm/s时,试样表面锈蚀层去除干净,露出金属基底本身色泽,基材表面二次氧化减弱。当线速度继续增加时,因光斑搭接率低,锈蚀层吸收的激光能量少,仅有部分锈蚀被去除,试样表面开始出现残留锈蚀层,且随着线速度的增加,残留锈蚀层和试样表面粗糙度增加。通过调节扫描速度可以获得较好的除锈效果,工艺优化后,激光功率为120 W时,除锈效率达到1.5 m2/h。     

激光清洗应用于清除城市涂鸦

探索了激光清洗去除涂鸦这一新型应用,并且针对清洗技术中的关键问题——激光能量密度对清洗效率的影响,进行研究.给出TEA CO2激光在不同情况下的清除涂鸦的实验数据.验证了TEA CO2激光适用于激光清除涂鸦,效果显著.实验发现,当激光能量密度为4～6 J/cm2时,去除效率最高,实验中单位能量去除的涂鸦面积超过2.5 ...     

激光清洗技术规模化应用发展现状(特邀)

随着我国工业不断地转型升级,对工业清洗的质量、效率、服务也提出了更高的要求,传统清洗方式因其高污染、高能耗等缺陷已无法满足工业领域的应用需要。而激光清洗作为一种绿色、环保、无损的新型清洗方式,迅速成为工业清洗领域的热点技术。文中梳理了三种典型的激光清洗方法,总结了激光清洗相关的机理。同时,阐述了面向航天航空、船舶建造、轨道交通等领域开展的激光清洗应用进展。根据近年来国内外院校和企业在激光清洗系统、设备方面的科技成果,提出国内激光清洗推广应用所面临的瓶颈,展望了激光清洗技术在未来的发展方向。