基于COMSOL千瓦级激光清洗45钢锈层工艺研究

作     者：杨乐 宁利川 刘金波 杨金堂 Yang Le;Ning Lichuan;Liu Jinbo;Yang Jintang

作者机构：冶金装备及其控制教育部重点实验室(武汉科技大学)湖北武汉430081 机械传动与制造工程湖北省重点实验室(武汉科技大学)湖北武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院湖北武汉430081 广东中南钢铁股份有限公司广东韶关512123 

出 版 物：《激光与光电子学进展》 (Laser & Optoelectronics Progress)

年 卷 期：2024年第61卷第9期

页      面：311-321页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点专项资助项目(2018YFC1902400) 国家自然科学基金(51805386) 

主　　题：COMSOL 激光清洗 功率密度 搭接率 SEM 表面粗糙度 

摘      要：利用COMSOL Multiphysics软件模拟1064 nm波长、20~100 kHz重复频率、1000 W的大功率移动激光清洗实验平台,对激光清洗过程进行可视化分析,研究峰值功率密度和清洗速度对污染层和基底温度场及烧蚀形貌变化的影响规律。此外,利用扫描电子显微镜和粗糙度仪对不同峰值功率密度和搭接率下的激光清洗效果进行实验验证。结果表明:随激光清洗时间的增加,烧蚀过程锈层温度变化接近高斯变化趋势;激光清洗45钢理论清洗阈值为1.9×10^(7) W/cm^(2),理论损伤阈值为10.0×10^(7) W/cm^(2);阈值范围内,峰值功率密度越大,清洗速度适当降低,清洗效果和效率越佳;当峰值功率密度为6.0×10^(7) W/cm^(2)、清洗速度为300 mm/s、对应搭接率为70%时,清洗效果最佳。这些结果对于指导工业参数化kW级激光清洗实验意义重大。