PDF《激光清洗技术在弹药修理中的应用探索试验研究》

2 试验设计

2

1 试验样品 为初步验证激光除锈除漆效果, 对三种不同材 质、 不同表面质量的样品试件进行了探索性试验. 三种样品试件及其表面质量状况如下: 试件

1 : 某炮弹铜质药筒, 圆柱状, 表面较为光 洁且带有冷干漆, 如图

1 ( a ) 所示;

试件

2 : 某炮弹铜质药筒, 圆柱状, 表面黑褐色 锈蚀较为严重且带有冷干漆, 如图

1 ( b ) 所示;

试件

3 : 某炮弹辅助用钢, 平面状, 表面未涂漆 层且表面锈蚀较为严重, 如图

1 ( c ) 所示. 图1样品试件原始形貌 F i g 1A p p e a r a n c eo f T h eO r i g i n a l S a m p l e s

2

2 试验设备 试验采用

2 0 W 脉冲光纤激光器, 相关参数如表 1所示. 表1试验用激光器参数 T a b . 1L a s e r P a r a m e t e r s f o r T e s t 参数指标激光器类型 脉冲\ 光纤 输出中心波长/ n m

1 0

6 4±

1 偏振 随机偏振 平均输出功率/ W

2 0 单脉冲能量/ m J @2

0 k H z

1 脉冲宽度/ n s @2

0 k H z <

9 0 重复频率调节范围/ %

2 0-

8 0 功率调节范围/ % 5-

1 0

0 工作电压( D C ) / V

2 4

2

3 试验过程及结果 把曝光相纸放在激光发射轴线方向上, 用激光 打一光斑, 判定激光光路的垂直性和重合性, 调整聚 焦透镜, 用量具测量相纸上形成的光斑直径.调整 样品试件与激光器距离位置, 使样品试件置于激光 焦点处, 保持激光垂直辐照到样品试件表面上. 经测试, 样品试件与激光发射出口距离为180m m , 单脉冲激光填充点(光斑) 直径大小为003m m , 脉冲宽度为

8 0n s . 启动激光发生器, 以满量程功率运行, 沿轴向慢 速移动样品试件, 分别对试件 1进行了 2次4m m*

6 0m m面积大小的除漆试验, 如图

2 ( a ) 所示;

对试件 2进行了 4次4m m*

6 0m m面积大小、 1次2m m*

6 0m m面积大小的除锈除漆试验, 如图

2 ( b ) 所示;

对试件 3进行了 1次4m m*

6 0m m面积大小、 2次30m m*

3 0m m面积大小和 1次50m m*

5 0m m面 积大小的除锈试验, 如图

2 ( c ) 所示.以样品试件露 出基体材质作为激光除锈除漆有效的表征量, 用秒 表记录激光除锈除漆作业时间, 用红外测温仪测试 被激光辐照的样品试件表面温度.试验用时统计, 如表 2所示.

0 3 激光与红外第47卷 图2样品试件激光辐照后形貌 F i g 2A p p e a r a n c eo f T h eS a m p l e s a f t e r L a s e r I r r a d i a t i o n 表2试验用时统计表 T a b . 2S t a t i s t i c a l T a b l ef o r T e s t 序号 作业面积 / ( m m* m m ) 作业类型 试验用时 / s 作业效率 / ( s ・m m-

2 )

1 4*

6 0 除锈除漆

2 0

0

0 8

3 2

3 0*

3 0 除锈

6 0

0

0 6

7 3

5 0*

5 0 除锈

1 5

8 0

0 6

3 3 结果分析 通过对试验结果进行分析, 可以发现: (

1 ) 从表面处理质量来看, 三种样品试件表面 经激光辐照扫描过后, 辐照区域内的锈蚀层和旧 漆层顺利剥离, 但仍然附着在样品表面上并未立 即脱落, 用手或抹布可轻拂拭去, 激光辐照扫描的 部位均露出基体材料的金属光泽, 颜色和质地都 很均匀. (

2 ) 从作业环境友好性来看, 为达到较好的表 面处理效果, 可用较强激光进行除漆除锈后, 再用较 弱激光将除下的锈斑漆层进行清洗, 达到除尘目的. 因此, 在激光除锈除漆过程中产生的废弃物, 可在清 除作业同步收集, 基本不污染环境. (