激光脱除船舶板材表面环氧漆的应用研究

摘要

在船舶板材表面去除油漆时，与传统技术相比，激光清洗技术具有突出的优越性，如非接触加工、对基底损伤小、清洗材料种类广泛、对环境污染小等。激光清洗技术可快速有效除漆，同时对基材损伤极小，近十年来国内外相关工艺探索和理论研究的发展非常迅速。 本文基于激光清洗技术研究船舶板材921A钢表面改性厚浆环氧防锈漆层的脱除。介绍了清洗对象环氧漆和基材921A钢的基本特性。结合吸光度的实验结果，综合分析、确定本研究所用设备为波长1064nm的纳秒脉冲激光器。结合清洗阈值和烧蚀阈值的实验结果，确定了能量密度范围。制订激光参数阵列组合等激光脱漆实验方案，进行了船舶板材表面环氧漆层的脱除实验，并对实验结果进行了宏微观表征及检测，分析了不同激光清洗参数对漆层脱除效果及基材损伤的影响规律。初步确定了同时满足清洗效率及清洁率高、基材无明显损伤要求的激光脱漆参数。 在上述实验结果的基础上，研究了不同参数的激光脱漆对船舶板材921A钢的力学性能、腐蚀性能和涂装性能的影响规律，并与传统手工打磨样品进行对比，对激光脱漆的工艺参数进一步优化。结果表明，激光能量密度在13J/cm2~18J/cm2范围内，清洗后试样拉伸强度无明显变化；其显微硬度明显高于未清洗试样硬度，且硬度随激光清洗深度逐渐减小；激光能量密度逐步增加，清洗后试样表面粗糙度随之增加，其对油漆粘附力随之下降；清洗后试样表面抗腐蚀性能优于手工打磨样品表面，且能量密度越大、清洗后样品抗腐蚀性更优。权衡上述实验结果，最终获得优化的船舶板材表面激光脱除环氧漆层的工艺参数为：功率100w，脉宽100ns，搭接率50%，能量密度13.8J/cm2、离焦量-2mm~+2mm，该参数可同时满足清洗效率高、清洗干净程度高、对基材没有损伤和涂装效果好的四个要求。

目录

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第1章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2 激光清洗机理与方法

1.3国内外研究现状

1.4本文研究内容及技术路线

1.4.1本文的研究内容

1.4.2本文的技术路线

第2章 激光除漆实验材料与方案设计

2.1实验材料

2.2激光器类型选择

2.2.1连续激光器与脉冲激光器

2.2.2材料吸光度测量

2.2.3吸光度测量实验结果与分析

2.3实验设备

2.4激光脱漆干净程度评判方法

2.5本章小结

第3章 激光除漆能量密度范围的确定

3.1 921A钢烧蚀阈值检测及计算

3.1.1 烧蚀阈值检测方法

3.1.2烧蚀阈值计算原理

3.1.3 烧蚀阈值实验过程

3.2 921A钢烧蚀阈值实验结果与分析

3.3 环氧漆清洗阈值

3.4 本章小结

第4章 激光参数对脱漆效果及基材损伤的影响

4.1能量密度对油漆去除厚度的影响

4.2不同能量密度在不同搭接率下的清洗效果

4.3清洗参数二次优化

4.4 显微形貌及元素分析

4.4.1低倍显微镜形貌分析

4.4.2 SEM表征和能谱分析

4.5离焦量对清洗效果的影响

4.6本章小结

第5章 激光参数对板材使用性能的影响

5.1激光参数对板材力学性能的影响

5.1.1拉伸强度

5.1.2室温拉伸实验

5.1.3拉伸实验结果及分析

5.1.4 材料硬度

5.2激光除漆对涂装效果的影响

5.2.1表面粗糙度影响因素

5.2.2激光参数对表面粗糙度的影响

5.2.3激光参数对重涂漆粘附力的影响

5.3激光清洗对腐蚀性能的影响

5.4本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献