【摘 要】
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在日常生活中和工业领域中不可避免的需要用油漆来保护金属。但是当金属工作时间久了后,油漆会逐渐脱落而不能起到保护金属的作用,所以重新喷涂新的油漆层之前要先把原来的漆层完全清除。激光清洗作为一种新型的非接触式表面污染物去除技术,具有高效,绿色环保,精确度高等特点,目前逐渐应用于工业领域。本文针对光纤脉冲激光对5083铝合金表面丙烯酸聚氨酯漆层的高效去除且不伤及基底的问题,研究了激光除漆的理论机理,模拟
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在日常生活中和工业领域中不可避免的需要用油漆来保护金属。但是当金属工作时间久了后,油漆会逐渐脱落而不能起到保护金属的作用,所以重新喷涂新的油漆层之前要先把原来的漆层完全清除。激光清洗作为一种新型的非接触式表面污染物去除技术,具有高效,绿色环保,精确度高等特点,目前逐渐应用于工业领域。本文针对光纤脉冲激光对5083铝合金表面丙烯酸聚氨酯漆层的高效去除且不伤及基底的问题,研究了激光除漆的理论机理,模拟脉冲激光除漆的过程,最后通过实验来与仿真模拟对比验证,得到最佳的清洗参数。主要研究内容如下:（1）研究了激光作为清洗光源本身的特性以及激光能量在漆层-基底之间的热传导模型,分析了热传导偏微分方程,求解热传导方程的解析解,得出了激光能量在材料基底及表面漆层作用的深度规律。并探讨了激光除漆的理论机理,建立了脉冲激光除漆的理论模型。（2）利用COMSOL multiphysics软件建立了光纤脉冲激光清洗5083铝合金表面漆层的数值模型,探索了不同功率的激光对铝合金表面漆层的温度场分布以及清洗深度的影响,以及光斑搭接率对清洗效果的影响,最后得既能够防止基体表面受到损坏,也能够使得漆层材料完全去除的激光功率,以及可以获得良好清洗效果的光斑搭接率,为之后的试验研究提供理论指导.（3）研究了脉冲激光清洗5083铝合金表面丙烯酸聚氨酯漆的实验,分析了不同激光参数对清洗后试样的微观形貌、粗糙度、截面微观组织及截面硬度的影响。结果表明:脉冲激光会以在试样表面留下50μm微坑的形式来进行清洗工作,当激光能量密度为15.587J/cm~2,功率为30W,光斑搭接率为50%的情况下能够使得试样表面漆层全部清除而不伤及基底表面,且在此参数下清洗后的试样的粗糙度较清洗之前最低,为4.48μm。在清洗之后试样表面清洗层附近区域的硬度范围在65～75HV,而清洗之前的硬度为46～60HV,清洗之后硬度提升约30%,且脉冲激光清洗前后并没有对5083铝合金基材的拉伸性能及弯曲性能造成明显影响。
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