光纖激光器以其更高的可靠性、穩定性和靈活性，已成為激光清洗光源的******選擇。

連續光纖激光器和脈沖光纖激光器作為光纖激光器的兩個組成部分，在宏觀材料加工和精密材料加工方面處于領先地位。

對于新興的激光清洗應用，應該使用連續激光或脈沖激光有不同的聲音，市場上也有兩種激光清洗設備使用脈沖和連續激光，許多工業終端用戶不知道如何選擇。本文對連續和脈沖激光的激光清洗應用進行了比較測試，并分析了各自的特點和應用場景。

一

試驗材料

1、激光器

激光型號為YDFLP-CL-200-12-A脈沖激光器，CW-R-B-W-2000是連續激光器。兩個激光器的詳細參數如表1所示。

表1.脈沖激光器與連續激光器的參數比較

2、材料

實驗中使用的樣品1為鋁合金平板，其長度和寬度為400 mm×400 mm×4 mm。樣品2為碳鋼平板，長度和寬度為400 mm×400 mm×10 mm。樣品表面噴涂白色油漆，樣件1表面上油漆厚度約20 μm，樣品2表面油漆厚度約400 μm。

二

試驗結果

采用兩種激光器對兩種材料表面進行除漆試驗，優化激光清洗參數，獲得脈寬、頻率、掃描速度等******參數，比較優化試驗條件下的清洗效果和效率。

1.脈沖激光清洗漆層試驗

激光器在脈沖光除漆實驗中的功率為200 W，場鏡焦距為163 mm，激光聚焦光斑的直徑約為0.32 mm。清洗單塊面積13個 mmx13 mm，填充間距為0.16 mm，激光反復掃描清洗鋁合金表面2次，激光反復掃描清洗碳鋼表面4次。在保證光斑縱橫疊加率為50%的情況下，試驗激光脈寬、頻率、激光掃描速度參數(如表2所示)對清洗效果的影響。鋁合金表面除漆試驗效果如圖1所示，碳鋼表面除漆試驗效果如圖2所示。

表2.鋁合金及碳鋼表面漆層脈沖激光清洗實驗參數

圖1.脈沖激光清洗鋁合金表面漆層對比圖

圖2.脈沖激光清潔碳鋼表面漆層對比圖

相同頻率下，短脈寬比長脈寬更容易去除鋁合金和碳鋼表面漆層。在相同的脈寬下，頻率越低，越容易損壞基體。當頻率大于一定值時，油漆層的去除效果越差。脈沖激光清洗鋁合金表面漆層的******參數為15# （激光功率200 W，脈寬100 ns，頻率60 kHz，掃描速度9600 mm/s），碳鋼表面漆層清洗的******參數為13# （激光功率200 W，脈寬100 ns，頻率40 kHz，掃描速度 ** 00 mm/s），兩個參數都去除了漆層，對樣品基體基本無損。

2.連續激光清洗漆層試驗

在連續光除漆實驗中，使用激光器的功率為50%，占20%(相當于平均功率200 W），頻率為30 kHz。場鏡焦距為220 mm，激光聚焦光斑的直徑約為0.2 mm。清洗單塊面積13個 mmx13 mm，填充間距0.1 mm，激光重復掃描鋁合金表面漆層2次，碳鋼表面漆層4次。試驗激光掃描速度對清洗效果的影響，在激光功率、空比、頻率不變的情況下。鋁合金表面除漆的清洗參數如表3所示，清洗效果如圖3所示。碳鋼表面除漆的清洗參數如表4所示，清洗效果如圖4所示。

3.鋁合金表面漆層連續激光清洗實驗參數

表4.碳鋼表面漆層連續激光清洗實驗參數

圖3.連續激光清洗鋁合金表面漆層在不同激光掃描速度下的對比圖

圖4.不同激光掃描速度下連續激光清洗碳鋼表面漆層對比圖

激光掃描速度越低，對基體的損傷就越大。掃描速度大于一定值時，掃描速度越快，漆層去除效果越差。連續激光清洗鋁合金表面漆層的優選參數為21# （激光功率200 W，頻率30 kHz，掃描速度2000 mm/s），碳鋼表面漆層清洗的******參數為37#(激光功率2000) W，頻率30 kHz，掃描速度3400 mm/s）。這兩個參數不僅去除了碳鋼表面的漆層，而且對樣品基體的損傷也相對較小。

三

優化參數結果及分析

1.對比宏觀清洗狀況

脈沖光清洗鋁合金表面漆層的優選參數如圖5所示a如圖5所示，連續光清洗鋁合金表面漆層的******參數結果如圖所示b所示。脈沖光清洗后，樣品表面的漆層完全去除，樣品表面呈金屬白色，對樣品基材幾乎無損傷。連續光清洗后，樣品表面的油漆層也完全去除，但樣品表面呈灰黑色，樣品基材也略熔化。因此，連續光對比脈沖光更容易損壞基材。

脈沖光清洗碳鋼表面漆層的優選參數如圖5所示c如圖5所示，碳鋼表面漆層連續光清洗的優選參數結果如圖所示d所示。脈沖光清洗后，樣品表面的漆層完全去除，樣品表面呈灰黑色，對樣品基材的損壞較小。連續光清洗后，樣品表面的漆層也完全去除，但樣品表面呈深黑色，可以直觀地看到樣品表面出現較大的重熔現象。因此，連續光對比脈沖光更容易損壞基材。

圖5.脈沖光與連續光除漆的宏觀效果對比

2.顯微鏡微觀形狀對比

從圖6（a）可以看出，用脈沖光清洗鋁合金表面漆層后，樣品表面的油漆已完全去除，樣品表面損壞小，無激光線。連續光清洗樣品表如圖6所示（b）油漆也被完全去除，但樣品表面有嚴重的重熔和激光線。

從圖6（c）可以看出，用脈沖光清洗碳鋼表面漆層后，樣品表面的涂料已完全去除，樣品表面損壞小，清洗后表面相對平整。連續光清洗樣品表面如圖6所示（d）油漆也被完全去除，但樣品表面嚴重熔化，樣品表面不均勻。

圖6.脈沖光與連續光除漆后樣件表面微觀形貌對比圖

3.對比材料表面粗糙度

圖7為激光除漆后表面粗糙度對比圖。從圖7可以看出，激光清洗鋁合金表面漆層后，脈沖光對樣品表面的損傷較小，因此清洗后樣品的表面粗糙度接近原材料。連續光清洗后，樣品表面損傷較大，清洗后樣品表面粗糙度為原材料粗糙度值的1.脈沖光清洗后表面粗糙度粗糙度的1倍.7倍。

激光清洗碳鋼表面漆層后，脈沖光對樣品表面損傷較小，因此清洗后樣品的表面粗糙度接近原材料，甚至低于原材料。連續光清洗后，樣品表面損傷較大，導致原材料粗糙度值1.脈沖光清洗后表面粗糙度粗糙度的1倍.7倍。

圖7.激光除漆后表面粗糙度比較

4.比較清潔效率

在鋁合金表面除漆方面，使用脈沖光的除漆效率要遠高于連續光的除漆效率，為連續光的7.7倍。脈沖光的清洗效率為2.77m2/h，連續光的清洗效率為0.36m2/h。

在碳鋼表面除漆方面，使用脈沖光的除漆效率同樣高于連續光的除漆效率，為連續光的3.5倍。脈沖光的清洗效率為1.06m2/h，連續光的清洗效率為0.3m2/h。

圖8.脈沖光與連續光除漆效率對比

四

結論

試驗表明，連續激光和脈沖激光都能去除材料表面的油漆，達到清洗效果。

脈沖激光器的清洗效率遠高于連續激光器。同時，脈沖激光器可以更好地控制熱量輸入，防止基底溫度過高或微熔。

連續激光的價格具有優勢，可以通過使用高功率激光來彌補效率和脈沖激光之間的差距，但高功率連續光的熱輸入更大，對基底的損壞也會增加。

因此，兩者在應用場景上存在根本差異。高精度，需要嚴格控制基材加熱，需要基材無損應用場景，如模具，應選擇脈沖激光。對于一些大型鋼結構、管道等，由于散熱快，基材損壞要求不高，可選擇連續激光。

轉載自：杰普特激光

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