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短脉冲激光清洗铝合金漆层工艺及表面形貌组织研究

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激光清洗是一种新型的激光表面处理技术，利用高能量密度的激光作用于待清洗物表面，在快速光振动、汽化、分解和等离子体剥离等机理的共同作用下，使污物脱离基底，实现表面清洗。为探索短脉冲激光清洗铝合金漆层工艺，试验采用30W脉冲光纤激光清洗器清洗了涂有飞机蒙皮底漆的铝合金样品，同时，利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪（XRD）、三维形貌仪等表征了激光清洗后铝合金表面组织形貌、内应力和粗糙度等。试验试片采用2024铝合金作为基底，表面涂有30-50μm厚度的TB06-9底漆，探究了激光功率、扫描速度、脉冲频率和光斑大小对清洗效果的影响。研究发现，当激光峰值功率密度较低时，铝合金表面漆层未清洗干净；当激光峰值功率密度较高时，铝合金表面漆层部分质变也未能清洗干净，同时，激光清洗后对基底有损伤，粗糙度和内应力变大；在激光清洗阈值范围以内时，搭接率成为影响清洗效果的重要因素，搭接率过大同样会出现清洗损伤，原因可能是脉冲激光连续作用在同一个位置能量聚集过高所致。试验得出激光清洗铝合金漆层的最佳工艺参数为激光功率21W、扫描速度500mm/s、脉冲频率40kHz、光斑大小30μm，此时的激光峰值功率为7.42W，搭接率为58.33%。