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涂装前处理激光除锈技术研究进展

激光与光电子学进展 2024年第5期61卷 59-68页

作者：喻忠翰尹莉徐艳龙赵远涛姜涛凌建民李文戈上海海事大学物流工程学院上海201306 上海海事大学商船学院上海201306 上海良时智能科技股份有限公司上海201413

海洋腐蚀造成的安全隐患和经济损失是船舶领域一直关注的重点和难点,随着相关法律法规的出台,以及航运业对船舶及其锈蚀部件清洗的改进需求,使得传统除锈方法出现的低效率、低精度、不同程度的基底损坏、化学污染、资源浪费和职业危害... 详细信息

海洋腐蚀造成的安全隐患和经济损失是船舶领域一直关注的重点和难点,随着相关法律法规的出台,以及航运业对船舶及其锈蚀部件清洗的改进需求,使得传统除锈方法出现的低效率、低精度、不同程度的基底损坏、化学污染、资源浪费和职业危害等问题更加突出。激光除锈技术是一种非接触式的绿色除锈方法,具有高效率、低成本、可实现自动化等优点,近年来已成为船舶领域的热门研究方向。介绍了激光除锈技术的国内外研究现状,对典型的激光除锈方法和机理进行了说明,阐述了工艺参数对船用钢激光除锈时的影响、激光除锈与其他相关技术的结合应用等,展望了激光除锈技术在船舶领域实施较大规模应用的发展前景,为未来激光除锈技术在船舶领域的应用提供了一定的参考。

关键词：激光除锈工艺参数除锈机理船舶领域

轮廓几何特征融合下的电网设备激光除锈控制参数自适应确定方法

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机械制造与自动化 2024年第1期53卷 164-168页

作者：刘伟苏文斌贵州电网有限责任公司电力科学研究院贵州贵阳550002 山东惠工电气股份有限公司山东淄博255086

基于激光除锈轮廓特征,在进行电网设备除锈控制参数确定时,主要依托于单一的轮廓几何特征,导致除锈后表面粗糙度偏差较大。设计一种以轮廓几何特征融合为核心的参数自适应确定方法,根据激光除锈工作原理,建立激光除锈有限元模型。采用... 详细信息

基于激光除锈轮廓特征,在进行电网设备除锈控制参数确定时,主要依托于单一的轮廓几何特征,导致除锈后表面粗糙度偏差较大。设计一种以轮廓几何特征融合为核心的参数自适应确定方法,根据激光除锈工作原理,建立激光除锈有限元模型。采用边界矩分析算法,提取电网设备除锈的多个轮廓几何特征;融合多个轮廓几何特征,设计基于融合特征的参数确定方法,有效选择各项控制参数;通过响应面分析,自适应确定电网设备激光除锈控制参数。实验结果表明:该方法可使除锈后表面粗糙度与目标表面粗糙度值之间偏差减小2.7μm,与其他激光除锈控制参数设置结果相比,除锈后表面粗糙度偏差降低了54.24%、63.51%。

关键词：轮廓几何特征特征融合激光除锈控制参数电网设备表面粗糙度

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海洋工程建造中应用激光除锈可行性研究

涂料工业 2022年第9期52卷 57-63页

作者：赵光瑞程国东王长军姜伟付正强海洋石油工程(青岛)有限公司山东青岛266520

为验证在海洋工程建造中应用激光除锈的可行性,采用单模脉冲光纤激光器对碳钢板进行激光除锈/除漆试验研究。通过采用大功率、长脉宽、高频率和高扫描速度等条件,实现激光除锈对金属基体的可控熔融重塑。结果表明:单模脉冲光纤激光器激... 详细信息

为验证在海洋工程建造中应用激光除锈的可行性,采用单模脉冲光纤激光器对碳钢板进行激光除锈/除漆试验研究。通过采用大功率、长脉宽、高频率和高扫描速度等条件,实现激光除锈对金属基体的可控熔融重塑。结果表明:单模脉冲光纤激光器激发的高斯光斑能量分布特性是实现除漆/除锈效果的关键;实验首次在无惰性气体保护下实现微观形貌可控的>40μm的粗糙度,达到了海洋工程建造涂装要求的35~75μm表面粗糙度范围;SEM表征及EDS分析显示激光除锈/除漆后金属表面发生轻微氧化现象,表面状态、涂层性能测试合格,满足海洋工程建造涂装要求。

关键词：海洋工程激光除锈粗糙度脉冲光纤激光器高斯光斑

激光除锈工艺对EH36船用钢耐腐蚀性能的影响研究

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激光与光电子学进展 2023年第5期60卷 203-210页

作者：王志歆杨振上官剑锋索旭升沈新新周虎佟艳群袁爱华江苏科技大学环境与化学工程学院江苏镇江212100 上海外高桥造船有限公司上海200137 江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

激光除锈是解决船用钢表面腐蚀的有效手段,激光除锈参数的不同会导致除锈效果和耐腐蚀性能的差别,因此有必要系统研究激光除锈后钢表面耐腐蚀性能的变化规律。本文以EH36船用钢为研究对象,研究激光能量密度和扫描速度等参数对耐腐蚀性... 详细信息

激光除锈是解决船用钢表面腐蚀的有效手段,激光除锈参数的不同会导致除锈效果和耐腐蚀性能的差别,因此有必要系统研究激光除锈后钢表面耐腐蚀性能的变化规律。本文以EH36船用钢为研究对象,研究激光能量密度和扫描速度等参数对耐腐蚀性能的影响,研究表面形貌和元素成分的变化,阐明激光参数对腐蚀性能的影响规律,在此基础上确定耐腐蚀性能最优的激光除锈工艺。研究表明:EH36钢的耐腐蚀性能随激光能量密度和扫描速度的增大呈现先提高后降低的趋势,在最优参数下钢表面的氧含量符合耐腐蚀要求。当激光能量密度为3.820 J/cm^(2)时,激光能量过量烧蚀基底,金属基底的晶粒尺寸变小、晶粒细化,晶界处活性位点密度变高,有利于金属的溶解,并降低了金属表面腐蚀产物的稳定性,从而降低耐腐蚀性能。在2.546 J/cm^(2)激光能量密度、3000 mm/s扫描速度下,EH36钢表面具有最优的耐腐蚀性,腐蚀电流密度比原始材料降低了57%。

关键词：激光技术激光除锈耐腐蚀性能船用钢板表面形貌

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典型船用钢的激光除锈工艺与表面性能研究

典型船用钢的激光除锈工艺与表面性能研究

作者：王志歆江苏科技大学

学位级别：硕士

激光除锈技术是解决船用钢表面腐蚀的有效手段,随着绿色船舶制造发展,激光除锈的应用需求逐步提高。本文针对敞开区域的平面和焊缝处的除锈需求,以EH36与AH36船用钢为研究对象,系统研究激光除锈工艺及表面性能,重点研究激光能量密度和... 详细信息

激光除锈技术是解决船用钢表面腐蚀的有效手段,随着绿色船舶制造发展,激光除锈的应用需求逐步提高。本文针对敞开区域的平面和焊缝处的除锈需求,以EH36与AH36船用钢为研究对象,系统研究激光除锈工艺及表面性能,重点研究激光能量密度和扫描速度等激光参数对耐腐蚀性能的影响规律。理论分析船用钢的激光除锈机理,实验测试表面微观形貌、氧含量、表面物相、粗糙度和电化学性能等表面改性规律,阐明激光参数对腐蚀性能的影响机理,在此基础上确定EH36钢及其焊缝区域的耐腐蚀性能最优的激光除锈工艺。针对AH36钢焊缝区域存在的残余应力导致性能衰减大的现实问题,具体研究激光除锈对AH36钢焊缝中残余应力的影响规律,以及表面硬度、拉伸等性能的变化规律。本文主要研究内容如下:（1）基于锈蚀成分特性与结构,根据锈蚀表面对激光吸收的作用机理,综合分析激光对锈蚀的去除机理与作用机制。通过建立锈蚀层吸收激光模型,得出锈层的汽化阈值为1.336 J/cm2,吸收过程中锈蚀层表面温度先升高后降低,基体温度低于锈蚀层温度。（2）实验研究纳秒脉冲激光器作用锈蚀EH36钢表面及焊缝区域的激光除锈工艺,测试表面微观形貌、氧含量、表面物相、粗糙度和电化学性能在不同激光参数下变化规律,研究激光能量密度和扫描速度对EH36钢耐腐蚀性能的影响,综合获得最佳激光除锈工艺参数,揭示船用钢耐腐蚀性能提高机理。结果表明:激光除锈技术明显提升EH36钢的敞开区域与焊缝区域的表面性能,表面氧含量与表面粗糙度较未清洗时明显降低,表面区域最佳清洗参数为激光能量密度2.546 J/cm2、扫描速度3000 mm/s,腐蚀电流密度较未清洗降低了57%。焊缝区域的最佳清洗参数为激光能量密度3.820J/cm2、扫描速度3500 mm/s,腐蚀电流密度较未清洗降低了85%。（3）实验研究锈蚀AH36钢的焊缝区域的激光除锈工艺,测试不同激光参数作用下样品表面形貌、金相形貌、硬度、拉伸性能等特性,具体研究激光除锈对AH36钢焊缝中残余应力的影响规律,以及表面硬度、拉伸性能等的变化规律。结果表明激光除锈后AH36钢焊缝硬度增大,拉伸性能变化不大,残余应力消除明显,最佳清洗参数为激光能量密度10.182 J/cm2、扫描速度2000 mm/s,焊缝中心位置应力较未清洗下降了38.1%,近母材区残余拉应力转变为压应力,焊缝整体强度提高。

关键词：激光除锈耐腐蚀性能船用钢板残余应力

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激光除锈技术在海洋工程建造领域应用浅述

清洗世界 2022年第2期38卷 53-55页

作者：杨国伟邓文志孙杰陈百民海洋石油工程(青岛)有限公司山东青岛266520

随着我国环保力度的不断加大,各个地方也相应制定了更加严格的环保法规,为各类型建造企业划定了环保红线。传统海洋工程除锈做法是通过动力工具打磨或者干式喷砂方法来实现的,该传统除锈方法产生的大量粉尘(铁锈碎渣、油漆渣)不仅对作... 详细信息

随着我国环保力度的不断加大,各个地方也相应制定了更加严格的环保法规,为各类型建造企业划定了环保红线。传统海洋工程除锈做法是通过动力工具打磨或者干式喷砂方法来实现的,该传统除锈方法产生的大量粉尘(铁锈碎渣、油漆渣)不仅对作业范围内的环境造成严重破坏,而且对从业人员的健康损害较大,有严重的职业危害。此外,传统除锈方法的除锈效果并不能一劳永逸,相反较为容易发生基材返锈现象。相比传统除锈技术,激光除锈技术具有除锈效率高、基材零损害以及环保的优势。本文以海洋工程为对象,从激光除锈技术作用原理、激光除锈参数与除锈质量关系等方面进行了论述,对未来激光除锈技术在海洋工程中应用具有一定的参考价值。

关键词：激光除锈海洋工程除锈原理除锈工艺参数

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激光除锈在船舶分段除锈中的应用

造船技术 2022年第4期50卷 88-92页

作者：胡孝明中船第九设计研究院工程有限公司上海200063

针对绿色造船技术发展对船舶分段清理除锈的工艺需求,研究船舶分段激光除锈技术。对不同表面状况的船舶分段试验样板开展激光除锈试验,在清洗效果、作业环境和投资运营成本等方面,与传统的喷砂除锈进行对比,分析激光除锈效果及适用性。... 详细信息

针对绿色造船技术发展对船舶分段清理除锈的工艺需求,研究船舶分段激光除锈技术。对不同表面状况的船舶分段试验样板开展激光除锈试验,在清洗效果、作业环境和投资运营成本等方面,与传统的喷砂除锈进行对比,分析激光除锈效果及适用性。结果表明,激光除锈技术应用于船舶分段除锈,具有能耗低、污染小、工作环境好等优点。激光除锈可为船舶分段除锈提供一种新的方法。

关键词：船舶分段激光除锈喷砂除锈

基于有限元模拟研究激光除锈时金属基底表面温度场

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表面技术 2018年第12期47卷 321-327页

作者：任志国陈静陈怀宁中国科学院金属研究所中国科学院核用材料与安全评价重点实验室沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

目的根据激光除锈后金属基底表面熔池直径,通过有限元模拟,表征激光除锈时金属基底表面温度场分布。方法考虑到激光除锈时,使用的脉冲激光具有功率小、重复频率大和脉宽短的特征以及金属具有对激光反射率大的特征,采用高斯面热源和有限... 详细信息

目的根据激光除锈后金属基底表面熔池直径,通过有限元模拟,表征激光除锈时金属基底表面温度场分布。方法考虑到激光除锈时,使用的脉冲激光具有功率小、重复频率大和脉宽短的特征以及金属具有对激光反射率大的特征,采用高斯面热源和有限元网格划分策略,可以较好地实现描述激光除锈时金属基底表面温度场分布。采用白光干涉仪和扫描电子显微镜测量和观察激光除锈后金属基底表面熔池的尺寸。结果经过反复模拟计算和实验结果对比,最终确定高斯面热源参数为:热源效率48%,高斯系数1,热源半径30?m。根据金属基底表面单个节点温度与时间的关系,分析表明在激光除锈过程中,金属基底表面形成了一个极快速的加热冷却温度场。结论根据激光除锈后金属基底表面熔池直径,确定热源模型参数,进而通过模拟计算得到了较为准确的金属基底表面温度场的分布。

关键词：激光除锈温度场表面形貌热源模型金属基底

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激光除锈过程中的等离子体强度研究

激光技术 2013年第1期37卷 56-58页

作者：张署光张磊余天宇张满奎江苏大学机械工程学院镇江212013

为了实时监测和控制激光除锈过程,采取利用光电二极管检测等离子体的光强信号,并用示波器将其转换为电压信号的方法,得到了等离子体峰值电压信号随激光能量、激光冲击次数变化的曲线图。结果表明,根据等离子体电压信号峰值大小变化趋势... 详细信息

为了实时监测和控制激光除锈过程,采取利用光电二极管检测等离子体的光强信号,并用示波器将其转换为电压信号的方法,得到了等离子体峰值电压信号随激光能量、激光冲击次数变化的曲线图。结果表明,根据等离子体电压信号峰值大小变化趋势可以确定除锈阈值,也可以判断激光除锈是否干净。

关键词：激光技术激光除锈等离子体实时监测金属锈蚀