基于响应面的Q345C钢锈层激光清洗工艺参数优化

目的分析激光清洗工艺对Q345C钢表面质量的影响规律,优化激光清洗工艺参数,为Q345C钢管桩的激光除锈提供支撑。方法采用纳秒脉冲激光器对Q345C钢表面锈层进行清洗,分别使用Image-Pro-Puls软件、场发射扫描电镜以及共聚焦显微镜,测量Q345C钢表面去除率、表面氧元素含量及表面粗糙度。基于响应面分析,采用BOX-Benhnken组合方法进行试验设计,建立激光清洗工艺参数与清洗表面质量之间的数学关系,分析激光清洗工艺参数对清洗表面质量的交互影响趋势,在此基础上对工艺参数进行优化,并对优化结果进行试验验证。结果通过响应面分析可得,适用于100μm厚Q345C钢锈层的最佳清洗工艺参数为:激光功率53 W,重复频率80 kHz,振镜扫描速度5555 mm/s。清洗后表面质量良好,露出金属本身色泽,无残余锈层存在,达到Sa2.5级,表面去除率为91.37%,表面氧元素含量为2.41%,表面粗糙度为7.09μm,满足钢管桩除锈工艺要求。结论激光清洗工艺参数与清洗表面质量之间的数学关系,能够用于Q345C钢表面形貌预测及工艺参数优化。激光除锈采用合适的工艺参数,可以获得良好的表面质量和较高的除锈效率。

HT250灰铸铁纳秒脉冲激光除漆工艺研究

为揭示激光参数对纳秒脉冲激光除漆后表面形貌的影响规律,采用纳秒脉冲激光器对HT250铸铁表面水性防锈漆层进行激光清洗试验;研究了激光除漆后的表面形貌与氧含量的关系,以及激光除漆后表面的三维形貌、表面粗糙度;最后测量了残余漆层的面积,以此表征除漆率。结果发现:表面粗糙度随着激光功率的增大而增大,并随着除漆速度降低而呈现先减小后增大的趋势;随着脉冲频率的增大漆层发生焦化现象,清洗速度的减小使除漆机制由振动和烧蚀效应转变为以烧蚀效应为主,导致清洗率呈现先减小后增大的趋势;在本试验条件下,当激光功率为50 W、脉冲频率为90 kHz、除漆速度为7000 mm/s时,除漆效果最佳,除漆率为99.4%。

纳秒脉冲激光铣削Al2O3陶瓷工艺参数的优化

采用纳秒脉冲激光对Al2O3陶瓷进行激光铣削实验。使用响应面二阶回归模型建立铣削工艺参数与表面粗糙度、铣削深度之间的变化关系,通过灵敏度分析方法识别影响表面粗糙度和铣削深度的关键工艺参数;以最小化表面粗糙度和最大化铣削深度为优化目标,利用遗传算法确定理想的工艺参数组合,并进行实验验证。结果表明:基于响应面法的数学模型预测能力较强,铣削次数及搭接率对表面粗糙度和铣削深度的影响最为显著,优化参数下表面粗糙度与铣削深度的预测值分别为10.471μm和120.526μm,实验值分别为10.835μm和131.277μm,相对误差分别为3.36%和8.19%。

基于响应面分析的激光除漆工艺参数优化

为了研究激光除漆工艺规律并优化工艺参数,采用纳秒脉冲激光器对304不锈钢基体表面的丙烯酸树脂漆进行激光清洗实验。采用扫描电子显微镜与X射线能谱仪分别对激光除漆后的表面微观形貌与成分进行分析,并使用激光共聚焦显微镜对除漆后的表面粗糙度进行测量。基于响应面分析法,使用Design-Expert软件研究激光功率、扫描次数和光斑搭接率对激光除漆后表面微观形貌、成分和表面粗糙度的影响规律,并对除漆工艺参数进行优化。研究发现:光斑搭接率对表面成分的影响最为显著,而激光功率对表面粗糙度的影响最为显著;优化结果显示,当激光功率为19.18W、光斑搭接率为46%、扫描次数为3次时,激光除漆的效果最佳。采用合适的工艺参数进行激光除漆,可以获得较好的清洗效果。

激光清洗铝合金漆层的数值模拟与表面形貌

采用COMSOL Multiphysics建立了纳秒脉冲激光清洗2024铝合金表面丙烯酸聚氨酯漆层的有限元模型,分析了不同参数对激光清洗温度场和清洗深度的影响,并进行了实验验证。结果表明:扫描速度以搭接率的形式影响清洗效率,扫描速度越慢,清洗速率越小,当搭接率为50%时具有合适的清洗效率;随着激光能量密度增加,漆层表面和基体表面的最高温度线性升高,当激光能量密度达到25 J/cm^2时,激光辐照区域的漆层材料完全被去除,铝合金基体的烧蚀深度为50μm;在激光能量密度为25 J/cm^2,搭接率为50%的实验参数下,基体表面沟槽峰谷高度为50.234μm,在此参数组合下可以获得良好的符合涂装工艺要求的表面。该结果可为研究纳秒脉冲激光清洗及其工艺参数的选择提供参考。

基于激光清洗的AH32钢的电化学腐蚀性能

为研究激光清洗对钢铁耐蚀性的影响,采用电化学方法研究激光清洗的AH32钢在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,并对试样的极化曲线、电化学阻抗谱和表面形貌进行测试与分析。结果表明:激光清洗改善了AH32钢的耐蚀性;在材料的损伤阈值内,随着激光能量密度和光斑搭接率增大,AH32钢的自腐蚀电位正向移动,腐蚀电流密度降低,阻抗弧变大,耐蚀性增加;当激光能量密度为20J/cm^2、光斑搭接率为50%时,AH32钢的耐蚀性最佳。该结果可为研究纳秒脉冲激光清洗后材料的表面性能提供参考依据。