船用钢板激光除锈工艺的有限元模拟及参数优化

发布时间：2021-11-15 05:17

　　本文基于有限元模型,对船用钢板激光除锈工艺进行了模拟,并对其参数进行了优化,当处于2.12～6.00 J/mm²的激光能量密度时,此时可以有效清除钢板表面存在的锈蚀,如果能量高出一定范围,此时将会出现氧化等现象,为了保持除锈后钢板的清洁度,使其不低于Sal/2水平,此时需要确定最佳的除锈工艺。使用点激光除锈技术,此时沟槽特征将表现的十分规律。沟槽深度与粗糙度R_z之间有显著的相关性。分析基体材料可知,使用激光除锈工艺技术得到的试样,其力学性能并未发生显著变化。提高粗糙度R_z的数值,会使漆膜附着力进一步降低,控制最佳的R_z匹配范围。如果控制其他条件不发生变化,分析点激光除锈工艺试样的各项指标,均与钢板传统喷砂除锈技术相等,满足实际需求。 

【文章来源】：应用激光. 2020,40(02)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

线型填充方式

本文选取的激光光斑可恰好将试样整个表面完全覆盖,这样可将激光除锈效率提高,图2为光斑搭接示意图。如果激光光斑在二维平面当中满足公式(1)的关系式,此时有相邻对角光斑相切,试样的表面可以被激光光斑完全覆盖。光斑半径为

在进行网格划分时,综合分析时间经济性以及计算的准确性等因素展开分析,最终确定激光除锈仿真计算模型,其中激光除锈试样尺寸为150.5 mm×70.5 mm×3.5 mm,激光除锈部分的宽度为0.55 mm。单元网格划分为0.015 mm×0.015 mm×0.021 mm,这样在模拟中,方便对激光光斑的行走路径进行设置,随热源移动,单元网格自动进行细划分。因线型填充路径的个数和模拟计算时间的合理性具有代表性,将线型填充路径个数设置为12。模拟激光除锈实验,需要确保传热条件是稳定的,此时低碳钢除锈试样的初始温度即为环境温度,室温为20 ℃,传热系数α=1 000.0 W/(m2·K),对流换热系数h=20.05 W/(m2·K),辐射系数ε=0.6。图3为有限元模型。2 激光除锈试验

【参考文献】：
期刊论文
[1]深度锈蚀钢板的激光除锈工艺研究[J]. 杨明昆,周仿荣,马仪,黄继盛,陆军,高勇.  应用激光. 2018(06)
[2]低碳钢的激光除锈机理及表面性能研究[J]. 任志国,吴昌忠,陈怀宁,陆莹,乔红超,胡太友.  光电工程. 2017(12)
[3]激光清洗技术在弹药修理中的应用探索试验研究[J]. 宋桂飞,李良春,夏福君,牛正一.  激光与红外. 2017(01)
[4]船舶板材激光除锈工艺参数确定方法研究[J]. 解宇飞,刘洪伟,胡永祥.  中国激光. 2016(04)
[5]碳钢表面激光除锈研究[J]. 俞鸿斌,王春明,王军,闫飞,胡席远.  应用激光. 2014(04)

博士论文
[1]激光清洗锈蚀的机制研究和设备开发[D]. 李伟.南开大学 2014

硕士论文
[1]Q235碳钢脉冲激光除锈工艺研究[D]. 王凯杰.华中科技大学 2017



本文编号：3496111