摘要
飞机在使用一段时间后，表面受外力，辐射和各种复杂气流冲刷等作用，出现龟裂、老化、起皮和脱落等损伤，需要定期对飞机外表面原有涂层进行去除。激光除漆作为激光清洗技术中的一个重要分支，相比传统除漆工艺，具有无污染、效率高、成本低等优点，是目前工业清洗领域的一个重点研究方向，在航空航天领域具有很广泛的应用前景。 本文针对有工业应用需求的7075铝合金飞机蒙皮进行了激光除漆研究，开展了不同类型工艺参数下的激光除漆效果的规律研究，并利用理论基础以及实验研究解释了众多不良现象。最后在宏观和微观角度分别分析了激光除漆过程的机理，并对温度进行了在线监测，验证了该技术的可行性，其中得出了以下主要结论。 定量研究了功率密度与除漆厚度的关系，清洗阈值下功率密度越大，除漆厚度越大。进行不同激光功率下采用不同清洗次数的实验研究，得到清洗效果对于清洗次数具有饱和性的结论;在清洗阈值范围内清洗次数对于清洗效果的影响随激光能量密度的变化趋势是先增大后减小，其中功率密度过低时，清洗的次数对于漆层厚度的去除量影响不大;激光能量密度过低时，最先出现不完全清洗的区域是扫描线中心片段扫描过的区域。 脉冲频率越高，单脉冲的能量密度也就越低，清洗的程度也就越低。脉冲频率较低，单脉冲的能量密度就会较高，相应会导致试样表面出现氧化反应。频率过低或过高都会导致粗糙度变大，在合适的脉冲频率下，表面粗糙度较小且差别不大。 激光扫描速度越快，激光扫描方向上的光斑搭接率就更低，相邻光斑产生的热积累就更低，不足以使漆层脱落。相同时间内，功率密度在清洗阈值区间时，慢速低次的扫描方式更容易得到良好的清洗效果。在合适的工艺参数下，在未达到标准除漆效果前，多次清洗可以加强除漆的效果;在合适的工艺参数下，在过度清洗造成二次氧化反应时，多次清洗也可以去除表面的氧化物达到良好的除漆效果。 离焦量的绝对值越大，光斑的直径也就越大，激光的功率密度和热输入就会降低。其中粗糙度最低时的离焦量，正好是漆层最佳清洗效果的参数值。 激光除漆过程中，烧蚀效应和热振动效应同时存在。其中，对于微观作用机理进行了详细的分析研究，提出了氧化物形态的成因。对于激光除漆过程的温度进行了监测，验证了激光除漆的可行性。 本文得出了去除漆层保留底涂层的激光工艺参数为功率密度63.65kW/cm2，脉冲频率为10000Hz，离焦量为0mm，扫描速度为3mm/s。而漆层完全去除，得到良好的铝合金表面的激光参数有多种组合，在实际应用中也需要根据实际现场情况调试参数，因此本文旨在对各参数对于清洗效果的规律以及不良现象的成因进行系统地分析和研究，为工业应用中不良反应的避免提供参考。
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