文|史事录
编辑|史事录
«——【·序言·】——»
比较传统的机器、化学除漆，激光除漆有灵巧可控、定位精确、绿色环保的优点。
激光除漆的关键是不损伤基体表面且能高效准确的去除油漆。激光功率、激光频率等激光工艺参数是广大研究者们的重点研究工具。
然而关于改变激光入射角进行除漆的研究却鲜有宣布。进行激光除漆的不同入射角度研究，对改进激光除漆工艺，提高繁芜形状表面的除漆效率有着重要意义。
通过改变激光束与样品的夹角进行不同入射角度的激光除漆试验，以２０２４铝合金为研究工具，检测剖析表面油漆去除效果。
首先探究激光除漆中的油漆及２０２４铝合金的烧蚀阈值。然后剖析了激光不同入射角度对油漆去除深度、表面描述的影响。
表面粗糙度采取表示，末了结合试验探究了激光入射角度对除漆机理的影响。
«——【·烧蚀阈值丈量事理·】——»
烧蚀阈值检测方法中的面积推算法具有利用方便和丈量偏差小的优点。
因此本文中丈量烧蚀阈值的方法采取面积推算法。激光洗濯油漆涂层过程中，油漆的烧蚀阈值与激光能量高低息息相关。
当激光能量小于材料烧蚀阈值时，激光不会在材料表面留下任何痕迹；当激光能量大于材料的烧蚀阈值时，材料在激光浸染下造成表面损伤。
在研究中创造：单脉冲烧蚀的直径近似高斯光束的束腰半径，材料表面会留下有深度的凹坑，采取的光纤纳秒脉冲激光洗濯设备输出的光束强度分布符合高斯分布。
调节不同激光功率在油漆与铝合金表面进行单脉冲打孔。由于油漆与铝合金物理参数不同，两种材料上的试验采取不同的激光功率，采取激光频率２００ｋＨｚ，点雕刻韶光０．００５ｍｓ的加工参数。
袖漆和铝合金在不同激光功率下的单脉冲烧蚀描述。
（ａ）是油漆在激光乎均功率３０Ｗ，６５Ｗ的单脉冲烧蚀描述图。
由于油漆的恪点较低，油漆接管一部分激光能量后，温度超过油漆的熔点后导致油漆熔化，画此每个坑都是不规则的圆形，丑在凹坑周围堆积油漆颗粒。
利共聚焦显微镜检测凹坑直径创造：凹坑直径隨着激光功率的增大而逐渐扩大。
（ｂ）是２０２４错合金在激光功率８０Ｗ￣１１５Ｗ时的凹坑变革描述图ａ从图中可看出，激光单脉冲打孔后，四坑形状比在油漆表面打孔留下的形状更加近似屬Ｔ形，但是在凹坑底部会有铝合金熔融物，这是由于激光浸染时极短，铝合金接管热量熔化又瞬间冷却，导致金属熔融物只能留在凹坑底部。
凹坑宣径也是随着激光功率的增加而遝渐增大，并且合金熔融物随着激光功率的增大而逐渐从凹坑底都蔓延到凹坑周围。
在实际激光洗濯中针对大面积污染物，为了提裔洗濯的效率常日采取添补的办法进行线扫描猜洗。
在线扫描过程相邻的脉冲重叠在一起，國一个位置受到多个激光脉冲的共同浸染形成激光能最累积效应。
为了探宄这种能量累积对材料烧蚀阈值的影响，进行直线扫描烧蚀油漆与铝合金的试验研究。
与单脉冲烧蚀一样通过改变激光均匀功率，不雅观测线槽的宽度凡探究激光能量累积对烧蚀阈值的影响。
表示油漆和铝合金在不同激光功率下的直线扫描烧蚀描述，（ａ）是油漆在脉冲频率为２００ｋＨｚ，激光扫描速率１０００ｍｍ／ｓ，激光均匀功率３０Ｗ，６５Ｗ的凹槽烧蚀描述图。
可以看出，油漆有明显的烧蚀去除的痕迹，在油漆表面留下貪线烧蚀凹槽，但是凹槽的边缘并不是规则的，激光烧蚀油漆的热影响严重，凹槽的宽度随着激光功率的増加而增大。
（ｂ）是２０２４铝合金在脉冲频率为２００ｋＨｚ，激光扫描速率１０００ｍｍ／ｓ，激光功率８０Ｗ￣１１５Ｗ的凹槽烧蚀描述图。
从图中可以看出，激光功率越高，凹坑的宽度越高ｒ弁且凹槽边缘去除是平整的，铝合金懷融物留在凹槽的内部。
通过共聚焦显微镜丈量各组凹槽在不同激光功率下的宽度，并线性拟合凹槽宽度的乎方与激光功率对数ＬｎＰ的关系曲线，线性拟合程度好，根据打算得出此时油漆的烧蚀阈值约为０．５Ｊ／ｃｍ２，铝合金的烧蚀阈值约为６８Ｊ／ｃｍ２。
根据打算得到的２０２４铝合金和油漆烧蚀阈值，在不损伤基体的条件下高效快捷的去除油漆涂层试验中采取激光能量密度范围２Ｊ／ｃｍ２，５Ｊ／ｃｍ２、扫描次数１０次、扫描速率１０００ｍｍ／ｓ、脉冲频率２００ｋＨｚ、添补间距０．０６ｍｍ的激光Ｘ艺参数。
开展了激光入射角度和激光能量密度对油漆去除深度的影响研究表示激光入射角度对油漆去除深度的影响变革规律，可以看出激光能密度对油漆去除深度影响显著，从２Ｊ／ｃｍ２时只有十几微米的去除深度增加到５Ｊ／ｃｍ２时的一百多微米，油漆去除深度随着激光能鶯密度的升高明显增加。
随着激光入射用度的降落，油漆去除深度虽先增加后减小的趋势，在７０°时达到油漆去除深度的最大值．，激光能量密度５Ｊ／ｃｍ２时，激光入射角７０°有最大去除深度１９１．８６７ｐｍ，激光入射角。
去除深度仅有３１．３表示激光不同入射角度的油漆去除深度减去激光垂直入射时油漆去除深度的差值变革规律赤色虛线以上表示比激光垂直入射时油漆去除深度大，赤色虚线以下表示比激光垂直入射时油漆去除深度小。
在激光能量密度低子３．５Ｊ／ｃｍ２时，不同激光入射角度的油漆去除深度差值变革较小。
当激光能駑密度裔乎３．５Ｊ／ｃｍ２后，不同激光入射角度的油漆去除深度差值增大。试验中油漆去除深度最大砻值是在激光能讀密度５Ｊ／ｃｍ２时，激光入射角７０比较垂直入射时油漆去除深度增加５７．７３ｐｍ。
激光入射角４０°比较垂直入射时油漆去除深度减少１０１。
受限于样品表面的油漆厚度，激光能量密度仅试验到５Ｊ／ｃｍ２。
综上可知改变激光入射角度会改变油漆的去除深度。在＇实际运用中，如果油漆层较厚建议采取７０°激光入射角度进行油漆去除，可以节约激光能量提高猜洗效率。
表示能董密度４．５Ｊ／ｃｍ２，扫描速率１０００ｍｍ／ｓ、扫描次数１０次、脉冲频率．２００ｋＨｚ、添补．间距０．０６ｍｍ时，不同激光入射角度的样品表面描述与三维描述图，从图中创造：激光入射角度不同，油漆去除厚度也随着变革。
根据试验征象剖析可知，激光千式除漆紧张是激光直接照射油漆，油漆在极短韶光内汽化冷却，冷却后的油漆颗粒重新凝固在水平放置的样品表面，在倾斜一定角度后冷却油漆颗粒在重力浸染下分开样品表面。
激光聚焦存在区域性，当激光入射角度过大，有效照射在样品表面的光斑聚焦面积减少，激光能董侍导间隔有限，造成去除深度不足、洗濯效果差的征象ｄ敦光入射角度７０°旁边即担保了冷却的油漆颗粒不会留在样品表面，麗有足够激光能鸶去賒油漆。
因此在相同的龍鸶密度下采取７０°激光入射角度会有更高的除漆效率。
表面清洁度是衡貴激光除漆爾貴的童要指标之一。对样品表面描述与粗糙度进行检测时须要担保基体无残留油漆，为担保猜洗的清洁度，采取扫描电子显微镜与能谱剖析仪进衧基体微不雅观描述不雅观测与元素剖析表示分别利用激光能暈密度５Ｊ／ｃｍ２、６Ｊ／ｃｍ２时，样品表：面尤素分布以及微不雅观描述图。
激光量密度５Ｊ／ｃｍ２时，样品表面紧张元素为碳元素，碳元素均勾分布在样品表面，解释此时猜洗效果不佳，表面布满德融冷却的油漆。
激光能量密度６Ｊ／ｃｍ２时，招元素为含量最多的元素，基本符合铝合金化学身分组成，从微不雅观描述图可以看出，基体表面比较平整，怛虚线区域有油漆颗粒残留因此为担保油漆去除干净，须要更高的激光能量密度。
采取激光能量：密度７Ｊ／ｃｍ２、扫描速率１０００ｍｍ／ｓ、脉冲频率２００ｋＨｚ、扫描次数１０次的力参数进行激光除漆。
表示不同激光入射角度除漆后的样品表面描述图，可以看出；激光入射角４０°￣５０°时，表面仍有清晰可见的熔融油漆残留。
激光入射角６０°，９０°时，表面无油漆残留，实现了油漆的完备去除。
样品表面描述均呈现排布规则的波浪状，改变激光入射角不会影响样，品的表面描述。完备去除油漆后，能鸶高的区域对基体造成一定损伤。
激光除漆后，激光的强能置会熔融一定厚度的基体材料，并于光束能暈分布特性，基体表面留下排布规则的沟壑条纹。
虽然改变激光入射角度对基体表面描述无影响。但是激光入射角度的不同，沟壑条纹的高低也就不苘，导致基体表面粗糙度发生改变。
表示不同激光入射角洗濯候的样品表面粗糙度变革规律，表面粗糖度值随着激光入射角度的减小总体呈现先减小后增大的趋势。
激光入射角７０°时达到最小值，与样品原始表面粗糙度比较仅増加。
激光除漆后基体表面粗糙度比较原始表面轻微增加，在油漆再徐装过程中，可以增加油漆与基体表面的打仗面积，增大油漆于基体之间的黏附力。
«——【·总结·】——»
首先研究了袖漆与铝合金在单脉冲烧蚀和线扫描烧蚀时的烧蚀阈值，为后期选择得当的激光能暈密度奠定根本。
其次重点研宄了不同激光入射角度对２０２４铝合金表面油漆去除深度、表面描述与粗糙度的影响，弁剖析了激光入射角度对除漆机理的影响。
油漆与铝合金在单脉冲烧蚀时烧蚀阈值分别为１．８Ｊ／ｃｍ２和９７Ｊ／ｃｍ２，在线扫描过程中，由于激光能量热累积效应，多个脉冲叠加浸染在同一个区域，油漆与铝合金的烧蚀阈值分别为０．５Ｊ／ｃｍ２和６８Ｊ／ｃｍ２。
在激光入射角度的研究中创造：激光入射角为７０°时实现最大的油漆去除深度；激光能量密度为５Ｊ／ｃｍ２时，激光入射角７０°比较激光垂直入射时的油漆去除深度增加５７．７３ｐｍ。
且随着油漆厚度的增加，油漆去除深度的差值越大，采取激光入射角７０°进行除漆上风更加显著。
不同激光入射角度下基体表面描述均呈现出高低起伏的沟壑状，激光入射角度７０°时得到最小的表面粗糙度。
激光除漆过程中伴随着烟羽的产生，激光穿过烟羽导致激光能量丢失，通过改变激光入射角度，可以改变烟羽在激光传输方向上的长度和烟羽粒子浓度，减少激光能量丢失。
当激光能量密度在０．５Ｊ／ｃｍ，２Ｊ／ｃｍ２时，除漆机理紧张是烧蚀效应，当能量密度大于２Ｊ／ｃｍ２时烧蚀效应和热膨胀效应共同发挥浸染。
研究内容对提高除漆效率有主要意义，为改进激光除漆技能与完善激光除漆机理供应参考。
«——【·参考文献·】——»
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