金属表面激光清洗用激光器波长在1060-1080nm波段，为近红外不可见光，按激光输出模式分为连续光和脉冲光，连续激光清洗主要靠激光热烧蚀作用，使污染物在高功率下烧蚀挥发。脉冲激光清洗原理是利用激光脉冲在激光焦点处击穿空气产生的等离子体对工件的压力冲击，此外百纳秒脉冲的瞬时热效应会在接合面产生热膨胀力，结合冲击振动使污物剥离。脉冲激光按照光斑的能量密度分布，可分为高斯光斑激光和平顶光斑激光，高斯光即光束强度在空间上呈现高斯分布，这样的光束具有中间强度高，往外沿着高斯轮廓逐渐下降。高斯光束的能量分布较为不均匀，光斑比较小，中间能量过高，清洗会对基材造成较大损伤，一般适用于对基材要求不高的工况环境。与高斯激光束相比，平顶激光束能更有效地利用能量，平顶光束轮廓中没有两翼，但具有较陡的边缘过渡，因此能量利用效率更高，并且对周围区域的损伤也会减少。平顶激光光斑直径较大，清洗对基材损伤程度较小，适用于对基材要求较高的工况。验证平均功率200W的高斯光斑、平顶光斑脉冲激光清洗设备对铝合金表面氧化层处理效果。试验采用高速列车车体常用的轧制成型高强铝合金A6N01S-T5 板材，热处理方式为高温成型过程冷却加自然时效（T5），厚度为5 mm。线切割成20mm*20mm*5mm样件。试验采用山东产研强远激光科技有限公司QYCL-FP200、QYCL-FP200A类型脉冲激光清洗机，分别对铝合金表面氧化层清洗效果进行验证，清洗后采用日本电子JSM-7610F扫描电子显微镜对表面元素含量进行检测。采用200W、800mm/min速度对样件开展实验，结果如下：通过宏观观察，平顶光斑激光清洗后较原样件明显，但在同样清洗速度下较高斯光斑暗。通过微观观察，平顶光斑激光清洗后较原样及高斯光斑清洗后平坦，说明平顶光斑清洗后表面粗糙度低，对材料损伤较小。图 清洗后微观形貌（从左到右依次为未清洗、平顶光斑、高斯光斑效果）采用日本电子JSM-7610F扫描电子显微镜对表面元素含量进行检测，具体结果如下：通过实验结果分析，平顶光斑激光清洗后较原样件氧、碳元素含量下降明显，同样清洗速度高斯光斑激光清洗效果更佳。两种类型激光宏观上都可以去除表面氧化层，高斯光斑激光清洗后对铝合金损伤程度较大，清洗的比较彻底。平顶光斑清洗后表面粗糙度较低，对基材损伤程度较低，同等参数下较高斯光斑清洗效果差。根据不同光斑类型设备特点，应用场景也不同，平顶光斑激光清洗适用于对基材要求比较高的场景，例如模具、电子、航空航天核心器件、汽车零部件、密封器件，清洗后不改变基材尺寸及状态。高斯光斑激光清洗适用于结合比较顽固且对基材要求不高的场景，例如金属表面氧化层去除、材料喷漆前表面处理、工件翻新等。据资料显示，山东产研强远激光科技有限公司注册资本8036万元，是一家专注于激光清洗/焊接设备研发、生产、销售及综合解决方案的国家高新技术企业。公司作为山东省科学院激光研究所、山东产业技术研究院、山东省科创集团有限公司股权投资企业，拥有光学、机械、电子、计算机、材料学等多学科专业组成的博士创新团队，公司在激光清洗/焊接关键核心器件、工艺方法、智能控制、成套自动化解决方案拥有国内外核心自主知识产权50余项，相关产品广泛应用于航天航空、轨道交通、轮胎模具等行业。
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