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激光与光电子学进展 2003年第8期40卷 62-62页

作者：傅恩生

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基于单片机的管道激光除锈机器人

工业控制计算机 2022年第5期35卷 140-141页

作者：李顺霖刘龙平廖双李政林广西科技大学电气电子与计算机科学学院广西柳州545000

基于生产生活中的管道除锈工作和功能需求,设计了一款利用双向螺纹的螺杆来控制机器人展臂的自适应管径的机器人。以嵌入式单片机STM32F03为控制中心,通过42大扭矩步进电机带动螺杆转动操控展臂的收缩伸展,利用大扭矩直流减速电机带动... 详细信息

基于生产生活中的管道除锈工作和功能需求,设计了一款利用双向螺纹的螺杆来控制机器人展臂的自适应管径的机器人。以嵌入式单片机STM32F03为控制中心,通过42大扭矩步进电机带动螺杆转动操控展臂的收缩伸展,利用大扭矩直流减速电机带动机器人在金属管道中移动。用户通过显示屏可实时观察到摄像头拍摄到的管道内情况,操作手柄遥感控制舵机云台执行激光除锈操作。通过现场调试,最终实现了操控机器人即可观察检测到管道内的情况以及完成除锈操作。该类机器人的稳定性与可操作性强,有推广价值。

关键词：管道机器人激光除锈嵌入式双向螺杆

EH36船用钢板激光除锈机制与清洗阈值研究

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EH36船用钢板激光除锈机制与清洗阈值研究

中国造船工程学会船舶力学学术委员会测试技术学组2021...

作者：张若楠韦朋余蒋泽戴泽宇郭鑫中国船舶科学研究中心

激光除锈技术在造船业推广应用的关键问题是掌握船舶涂装前船用钢板二次除锈工艺机理,明确材料表面锈蚀临界清洗条件与基材临界损伤条件。本文在激光除锈机制理论分析的基础上,开展除锈工艺实验研究,从动态到静态、宏观到微观角度对EH3... 详细信息

激光除锈技术在造船业推广应用的关键问题是掌握船舶涂装前船用钢板二次除锈工艺机理,明确材料表面锈蚀临界清洗条件与基材临界损伤条件。本文在激光除锈机制理论分析的基础上,开展除锈工艺实验研究,从动态到静态、宏观到微观角度对EH36船板纳秒激光除锈作业过程进行详细观测分析,探究了EH36船用钢除锈机理。基于除锈质量评定准则,结合钢板试样表面宏观、微观形貌和化学成份分析,确定船用钢板纳秒激光除锈阈值与基材损伤阈值。

关键词：船用钢板激光除锈清洗阈值损伤阈值

来源： cnki会议评论

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纳秒脉冲激光除锈机理与工艺实验研究

纳秒脉冲激光除锈机理与工艺实验研究

作者：刘帅广东工业大学

学位级别：硕士

船舶与海洋工程装备长期服役于高盐、富氧的腐蚀环境中,锈蚀问题一直是影响船舶寿命的重要因素,防护涂装是阻止钢材进一步腐蚀的重要保护措施。除锈是涂装前的预处理工序,是保障漆层具有良好粘附的前提。传统的除锈工艺主要有机械打磨... 详细信息

船舶与海洋工程装备长期服役于高盐、富氧的腐蚀环境中,锈蚀问题一直是影响船舶寿命的重要因素,防护涂装是阻止钢材进一步腐蚀的重要保护措施。除锈是涂装前的预处理工序,是保障漆层具有良好粘附的前提。传统的除锈工艺主要有机械打磨、喷砂、高压水射流清洗,由于存在污染环境、劳动强度大、自动化程度不高等诸多缺点已经不能够满足绿色高效的工业发展模式。激光除锈作为一种非机械接触、高效灵活、绿色环保的新型除锈工艺已经得到了企业和国内相关领域的研究人员的广泛关注,未来在寻求清洁的、能替代传统清洗的过程中激光除锈无疑是有效、可靠的解决方案。本文首先对纳秒脉冲激光与Q235和45钢表面锈蚀层的相互作用机理进行研究,通过研究不同能量密度下锈蚀层相变过程、多脉冲累积效应下锈蚀层去除的动态特性以及化成成分的变化,揭示了纳秒脉冲激光除锈机理;其次,借助烧蚀面积推算法得出了锈蚀层和基材的烧蚀阈值,利用等效脉冲数的方法分析了激光重复频率和能量密度对烧蚀速率的影响;最后进行了高速面扫描激光除锈工艺实验,研究了激光能量密度、脉宽、脉冲重叠率、离焦量等工艺参数对除锈后基材表面色泽、粗糙度的影响,并采用除锈的国家标准和耐腐性检测对激光除锈质量进行评估,具体研究方法和结论如下:1.利用高速摄影观察激光与锈蚀的相互作用过程,进行了不同激光能量密度下的锈蚀层的去除特征对比实验,并借助微观检测分析了不同能量密度下锈蚀层的相变过程,实验结果表明烧蚀和热作用是纳秒脉冲激光除锈的主要机制,激光能量密度大小决定了锈蚀层的去除机理,当激光的能量密度小于锈蚀层烧蚀阈值时,锈蚀层的主要以热弹性膨胀去除;当能量密度达到锈蚀的烧蚀阈值时,锈蚀层出现了熔化、气化相变现象,此外烧蚀过程中产生的气相爆炸冲击力会加速锈蚀层中疏松层的去除;脉冲激光除锈过程中,重复频率增加导致单位时间内脉冲数增加,多脉冲累积效应导致气相爆炸产生的冲击力增强,加速了锈蚀层的去除;在整个烧蚀过程中利用EDS、拉曼对激光作用前后区域内的锈蚀层进行检测分析,得到锈蚀层中的主要成分为γ-Fe OOH脱水后形成了ɑ-FeO和FeO,说明锈蚀层在激光烧蚀作用下发生了分解,而碳钢中Fe在烧蚀作用下与空气中的O发生氧化反应并在基材表面形成ɑ-FeO膜层。2.通过烧蚀面积推算法测得Q235钢和45钢锈蚀层在脉宽为200ns下烧蚀阈值分别为3.21 J/cm、2.51 J/cm,基材的烧蚀阈值为1.76 J/cm、2.32 J/cm;由于锈蚀层的去除阈值大于基材的损伤阈值,表明脉冲激光除锈过程难以避免表面不会被烧损的现象,只能通过工艺参数的控制来减少表面的烧损。其次,通过分别研究重复频率和激光能量密度对烧蚀速率的影响,得到能量密度是影响烧蚀速率主要因素,重复频率只是影响烧蚀速率的次要因素。利用等效脉冲数的方式,测定了脉宽为200ns,脉冲能量为20.7 J/cm,重复频率为2.5 kHz、10 kHz、20 k Hz下烧蚀速率分别为9.56μm/pulse、9.48μm/pulse、11.25μm/pulse;而脉宽为200ns,重复频率为10 k Hz,能量密度为20.7 J/cm、42.7 J/cm、64.5 J/cm下烧蚀速率为9.56μm/pulse、15.49μm/pulse、17.54μm/pulse。3.在面扫描除锈过程中,通过单因素实验研究得出:(1)随着激光能量密度的增加,锈蚀层的去除量和基材表面粗糙度增加。当激光能量密度在53 J/cm时,锈蚀层被彻底去除且基材表面呈现金属色泽,粗糙度Ra值约为1.6μm;(2)脉宽决定了激光与材料的热作用时间,脉宽增加后基材表面会出现局部区域发蓝现象并不影响材料的性能和粗糙度。当脉宽为200 ns,重复频率为10 kHz时所能调节的脉冲能量更广,能够达到其他脉宽模式下极限脉冲能量,因此实验中优先选择脉宽200 ns;(3)重复频率为10 kHz时,随着重叠率的增加,粗糙度出现减小;当重叠率为40%(扫描速度为240 mm/s,扫描线间距为0.024 mm)时表面堆叠的重凝物分布均匀且不易出现热累积严重的问题。(4)当正离焦量为0.2 mm时,能够减少了产生的热累积,从而能够获得良好的除锈质量。(5)对激光除锈后表面清洁度进行目视评定,结果符合GB/T 8923的Sa2.5级标准,并通过实验对比分析了除锈后基材和母材在6mol/L Na Cl下的耐腐蚀性能,结果表明激光除锈后基材的耐腐蚀性有一定的增强。

关键词：碳钢激光除锈纳秒脉冲激光除锈机理烧蚀阈值工艺规律

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激光除锈技术对高速列车集电环性能影响研究

激光技术 2019年第2期43卷 168-173页

作者：齐先胜任志国刘峻亦吴昌忠陈怀宁韩晓辉中车青岛四方机车车辆股份有限公司青岛266000 中国科学院金属研究所沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016

为了研究激光除锈工艺应用于高速列车集电环的可行性,根据激光除锈效果和清洗效率,确定了集电环的最优激光清洗参量,即在激光覆盖试样整个表面的光斑搭接率为29.3%时,激光功率为16W,激光重复频率为70kHz,激光扫描速率为1.0m/s。采用最... 详细信息

为了研究激光除锈工艺应用于高速列车集电环的可行性,根据激光除锈效果和清洗效率,确定了集电环的最优激光清洗参量,即在激光覆盖试样整个表面的光斑搭接率为29.3%时,激光功率为16W,激光重复频率为70kHz,激光扫描速率为1.0m/s。采用最优工艺参量对集电环试样进行激光除锈,通过扫描电镜和金相显微镜观察原始试样和激光除锈后试样的表面微观组织;采用新的实验分析手段分析对比原始试样和激光除锈后试样表面硬度和表面力学性能;室温条件下采用LINSES电阻率测试仪对激光清洗前后试样的电阻率进行测量。结果表明,激光除锈后试样表面没有发生重熔和相变;原始试样和激光除锈后试样表面硬度和表面力学性能对比没有发生明显变化;由于表面粗糙度的增加以及部分晶体点阵发生的晶格畸变,增加了电子散射的几率,使电阻率提高8.3%,但仍符合使用规范。激光除锈技术对集电环基底表面性能没有产生显著影响,该工艺适用于高速列车集电环表面除锈。

关键词：激光技术激光除锈表面力学性能 25^#钢集电环电阻率

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Q235碳钢脉冲激光除锈工艺研究

Q235碳钢脉冲激光除锈工艺研究

作者：王凯杰华中科技大学

学位级别：硕士

锈蚀存在工业领域的各个方面,随着工业经济的迅速发展,人们的对除锈的要求越来越高。传统的除锈方法,无法满足高清洁度的要求,污染环境,影响人的身体健康并且易导致基体材料损伤。近几年来,人们的环保意识逐渐加强,传统的除锈方法如化... 详细信息

锈蚀存在工业领域的各个方面,随着工业经济的迅速发展,人们的对除锈的要求越来越高。传统的除锈方法,无法满足高清洁度的要求,污染环境,影响人的身体健康并且易导致基体材料损伤。近几年来,人们的环保意识逐渐加强,传统的除锈方法如化学除锈、超声波除锈、高压水射流除锈等给人们的身心健康造成了很大的威胁,目前已经不能满足现代的工业生产需求。而激光除锈作为一种新兴的环保可靠的清洁技术,潜在着巨大的市场空间,近年来得到了很大的关注。因此,本文重点开展了对Q235碳钢脉冲激光除锈工艺的相关研究,具体内容包括:脉冲激光能量加载方式对除锈效果的影响,主要分析了单个亮斑的能量分布以及直径,找出了单个亮斑的能量分布、直径与工艺参数之间的规律;除此之外,还分析了亮斑排列路径对除锈效果的影响,对亮斑排列路径进行优化,便于后续的实验。脉冲激光除锈工艺过程分析,主要分析激光工艺参数对激光除锈的影响并找出它们之间的规律。通过高速摄像设备和热成像分析仪同时对激光除锈作用过程中的图像和温度变化进行监测,初步分析了脉冲激光除锈的作用机理。激光除锈对基材性能的影响,对除锈后的样品进行表面化学成分检测、力学性能分析,更有效的分析激光除锈的清洗效果。除此之外,和机械除锈对比分析除锈后样品的减重程度、粗糙度,耐腐蚀性能,还分析这些性能和工艺参数之间的规律,对脉冲激光除锈工艺的分析具有指导性的意义。

关键词：激光除锈亮斑排列路径工艺参数耐腐蚀效率

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船舶板材激光除锈工艺参数确定方法研究

中国激光 2016年第4期43卷 103-110页

作者：解宇飞刘洪伟胡永祥上海交通大学机械与动力工程学院机械系统与振动国家重点实验室上海200240 上海船舶工艺研究所上海200023

针对绿色造船技术发展对船用钢板表面清理除锈的工艺需求,研究基于光纤激光器的船舶板材激光除锈工艺。通过激光单线扫描除锈实验,得到沟槽轮廓几何特征量随激光能量密度的变化关系：在0.5~5 J/mm2能量密度范围内,单线扫描沟槽轮廓的深... 详细信息

针对绿色造船技术发展对船用钢板表面清理除锈的工艺需求,研究基于光纤激光器的船舶板材激光除锈工艺。通过激光单线扫描除锈实验,得到沟槽轮廓几何特征量随激光能量密度的变化关系：在0.5~5 J/mm2能量密度范围内,单线扫描沟槽轮廓的深度、宽度、横截面积三个几何特征量均与能量密度近似呈线性关系。针对船舶板材表面除锈工艺要求,提出一种通过单线扫描沟槽轮廓特征来确定搭接扫描除锈工艺参数的方法。搭接扫描除锈实验结果表明该工艺参数确定方法在一定范围内有效可行,激光除锈能够达到船板涂装清洁度标准,并能满足表面粗糙度的要求,为激光除锈在船舶板材表面清洗中的应用提供了有效的工艺参数确定方法。

关键词：激光技术激光加工激光除锈光纤激光船舶板材表面粗糙度

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变电站电力设备绝缘外表面激光除锈系统设计

自动化技术与应用 2021年第10期40卷 29-33页

作者：陈浩余兴建贵州电网有限责任公司凯里供电局贵州凯里556000

为解决变电站电力设备绝缘表面锈蚀问题、维护电网设备安全运行,设计一种变电站电力设备绝缘外表面激光除锈系统。分析激光除锈原理,运用激光单线扫描除锈方法,获得沟槽轮廓几何变量伴随激光能量密度的变化关联,确定除锈系统工艺参数,... 详细信息

为解决变电站电力设备绝缘表面锈蚀问题、维护电网设备安全运行,设计一种变电站电力设备绝缘外表面激光除锈系统。分析激光除锈原理,运用激光单线扫描除锈方法,获得沟槽轮廓几何变量伴随激光能量密度的变化关联,确定除锈系统工艺参数,保证除锈效果的合理性与适用性;运用脉冲光纤激光器作为光源,使用扫描振镜实现逐点扫描工作,通过控制卡对扫描振镜实行操控,采用基于DSP与FPGA单片机技术改善系统全局性能,得到一种可用于狭小空间的便携式激光除锈系统。仿真结果证明,该系统具备优良的除锈性能,极大提升变电站电力设备运转稳定性。

关键词：变电站电力设备绝缘子激光除锈

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隔离开关的米级远距离激光除锈工艺研究

云南电力技术 2019年第5期47卷 76-78页

作者：杨明昆黄继盛陆军高勇程志万马仪云南电网有限责任公司电力科学研究院昆明650217 云南电网有限责任公司临沧供电局云南临沧677000

对2米远距离的隔离开关进行激光除锈工艺研究和除锈机制分析。采用Photoshop灰度值测量除锈照片以定量标定洁净度,研究了工艺参数和扫描次数对除锈效果的影响。结果表明:随激光扫描速度和扫描间距降低,试样表面灰度值增加,即洁净度增加... 详细信息

对2米远距离的隔离开关进行激光除锈工艺研究和除锈机制分析。采用Photoshop灰度值测量除锈照片以定量标定洁净度,研究了工艺参数和扫描次数对除锈效果的影响。结果表明:随激光扫描速度和扫描间距降低,试样表面灰度值增加,即洁净度增加。随除锈次数增加,试样表面灰度值增加,即洁净度增加,但是2次扫描以后洁净度增幅放缓。最后获得了优化的工艺参数,实现了2米远隔离开关的良好除锈。高速摄影分析表明:在激光扫描速度较低时,除锈机制以气化为主,当扫描速度较高时,除锈机制以热膨胀分离为主。本项目可应用于110 kV的高压带电装备的在线除锈。

关键词：激光除锈远距离隔离开关瓷瓶

LD泵浦声光调Q Nd∶YAG激光扫描除锈机制

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清洗世界 2018年第5期34卷 37-41页

作者：王欢蔄诗洁刘丽飒王钰培石家榕宋峰南开大学物理科学学院天津300071

利用1 064 nm声光调Q Nd∶YAG激光器进行了除锈实验,确定了除锈效果最好的激光能量密度。利用ANSYS软件分析了扫描过程中的铁锈和基底最大温升,激光照射到的铁锈表面的瞬时温度很高,温度可以高达50 000 K,但在5 nm深度时温度迅速下降。... 详细信息

利用1 064 nm声光调Q Nd∶YAG激光器进行了除锈实验,确定了除锈效果最好的激光能量密度。利用ANSYS软件分析了扫描过程中的铁锈和基底最大温升,激光照射到的铁锈表面的瞬时温度很高,温度可以高达50 000 K,但在5 nm深度时温度迅速下降。模拟结果表明,单次激光扫描可以清除约5 nm的铁锈;当剩余铁锈的厚度小于5 nm时,激光能量到达铁基底,除锈机制由烧蚀效应变为振动效应。模拟实验验证了激光除锈的三层模型:烧蚀去除层、振动去除层(<5 nm左右)和铁基底层。

关键词：能量密度扫描三层模型激光技术激光除锈