传动轴齿轮激光除锈在当前的工业生产中传统的清洗方式主要有物理清洗、化学清洗、电子清洗、超声波清洗等,这些传统的清洗方式只能用来去除物体表面的污染层和涂覆层,不仅清洗效率低,难以清洗亚微米级的污染物,而且清洗中所使用的化学试剂会对环境造成污染。随着人们环保意识的提高,以及工业上对更高清洗效果与效率的追求,寻找更加清洁,更有效率且不具损伤性的清洗方式是现在重点研究的方向。激光清洗是通过光学系统将激光光束进行聚焦获得高能量的激光束,照射到待清洗材料的表面,利用激光与待清洗材料相互作用的热能去除表面污染物的技术。

      传动轴齿轮激光除锈是近年来才逐渐兴起的一种新型清洗技术。激光清洗技术以其传统清洗技术无法比拟和不可替代的优势,受到了广泛的关注。国内激光清洗设备刚刚起步,成熟的激光清洗设备,特别是小型手持式激光清洗设备的需求巨大。本文进行了激光清洗理论研究与激光清洗工艺研究,并设计了一套可实际应用的手持式清洗设备。 

       传动轴齿轮激光除锈具体研究内容和结果如下:

      (1)通过有限元数值模拟方法计算了平顶激光与高斯激光作用于铁基底上漆层和锈蚀层时的清洗过程中,基底,漆层和锈蚀层的温度分布、应力分布与位移情况,从理论上验证了采用脉冲光纤激光器进行激光清洗的可行性。

      (2)研究了扫描速度、激光重复频率工艺参数对激光清洗效果的影响,研究结果表明扫描速度与激光重复频率对激光清洗效果都有明显的影响:较慢的扫描速度,则激光脉冲积累较高,能有效地清除污染层,但有可能会产生二次氧化现象,较高的扫描速度则有可能无法清除顽固的污染层;激光脉冲频率影响激光能量密度,脉冲激光能量密度过大,能够有效地去除样品表面的污染层,但因为基底温度过高而同样使得基底产生二次氧化。脉冲激光能量密度过小,不能有效地清除样品表面的顽固污染层。在进行激光清洗时应根据污染物实际情况选择合适的工艺参数。

      (3)设计并实现了一套手持式激光清洗系统,该系统由脉冲光纤激光器、激光光纤、光纤准直输出隔离器、扫描振镜、场镜及控制系统组成。并对此激光清洗系统进行了实用化测试,测试结果表明该系统有良好的清洗效果,整个系统结构简单,操作灵活,具有较好的通用性。