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。