车体表面油漆激光清洗工艺基础研究

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在工业领域,为了保护金属或者其他基体材料,一般会对表面进行涂漆以达到防锈防氧化防腐蚀等作用。当油漆层出现部分脱落或者其他原因需要对表面重新涂漆时,需要完全清洗原有的漆层。在汽车行业,车体大修之前,需要除去表面的旧油漆以便喷涂新油漆。传统的车体油漆清洗手段有很多,主要以机械、化学手段为主,其中机械手段包括高压水射流除漆、喷砂以及钢刷打磨,化学手段主要指化学试剂除漆。这些手段存在高成本、高能耗、易污染、易损伤基体表面等缺陷,已经逐渐不满足现代对于清洗手段环保性的高要求。针对于这种情况,许多种新型清洗技术应运而生,激光清洗作为其中一个重要手段,逐渐显示出其优越性。  选择性去除、无底物损伤、快速清洗率是激光清洗油漆的关键有利因素。利用高功率CO2激光器、二极管激光器脉冲激光清洗油漆的使用一直保持着增长。但是由于CO2激光束在工件表面上的传递和操作往往变得过于复杂,难以应用。随着高功率光纤激光器的发展,因其较高的清洗效率,对油漆烧蚀的研究得到了新的关注。  本文针对光纤连续激光对车体表面油漆层的清洗开展激光清洗实验研究,以钢铁、铝合金表面的油漆层为清洗对象,对完全清洗阈值的确定、激光除漆的作用机理、激光清洗的可靠性、清洗的工艺参数以及影响规律等方面开展研究。  首先分析激光与基体表面污染物相互作用的机理,以及激光清洗油漆的作用机理;并利用Comsol软件根据车体实际状况建立三维热振动模型,模拟清洗中的温度以及应力场,以对激光清洗油漆层的作用机理、激光除漆的过程以及清洗以及损伤阈值等与实际工作密切相关的因素进行分析。  其次进行了Q235碳钢表面激光去除油漆的正交实验以及单因素实验,铝合金表面激光去除多种颜色油漆以及腻子的正交实验及单因素实验,研究扫描速度、光斑直径、激光功率、扫描次数等因素对清洗质量的影响规律,通过分析实验结果寻找理想的工艺参数。  最后在获得理想工艺参数的同时,必须保证安全性问题,即激光脱漆对于基底是否有损伤。因此,对激光脱漆后板材以及没脱漆的板材进行材料性能检测,分析是否发生损伤以及是否对后面重新涂漆的性能有影响。
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