基于ANSYS的激光除漆技术数值模拟研究

邵 壮,王 涛

(河北工业大学,天津 300132)

1 引 言

在工业生产中,许多产品会进行表面漆层喷涂防止锈蚀,产品表面漆层会随着时间脱落影响防锈效果,对漆层进行重新喷涂或者对基体进行检修时,必须对原漆层进行清洗剥离[1-2]。激光清洗与传统的机械清洗、高频超声清洗、化学腐蚀清洗等相比有着非常定位准确、可控性强及污染小等优势[3]。激光清洗作用机理分为烧蚀作用、光压力、选择性气化、快速加热和冷却导致的热振动作用、气化压力、等离子体爆发作用[4]。各种机制并不是单独存在的,在具体的激光清洗中机制需要根据具体情况而定。在激光去除漆层中,主要作用机理为烧蚀以及振动机理[5-6]。在激光除漆过程中漆层吸收激光能量产生的温度场和应力场是影响除漆效果和表面质量的关键。由于实验不易直接测取温度场和应力场的分布。因此,利用有限元方法来研究激光除漆过程中不同激光参数与材料所产生的温度和应力场变化的有效方法。

目前利用有限元方法对激光加工过程进行模拟已经有部分学者进行尝试。赵海朝等利用有限元模拟深入分析了激光清洗漆层的过程与作用机制,并采用波长为 1064 nm,脉宽为1 μs的脉冲激光器对2024铝合金表面漆层进行了激光清洗工艺试验,研究了扫描速度、脉冲频率、激光功率对激光清洗漆层质量的影响规律。高辽远[7]等采用COMSOL Multiphysics建立了纳秒脉冲激光清洗2024铝合金表面丙烯酸聚氨酯漆层的有限元模型,分析了不同参数对激光清洗温度场和清洗深度的影响,并进行了实验验证。……