脉冲激光干式清洗轮胎模具的机理与实验研究

发布时间：2023-11-04 13:22

　　在国内汽车轮胎制造和使用行业中,橡胶制品的轮胎模具易产生污染。常规清洗多采用机械和干冰清洗技术,这类技术不仅效率低、成本高、而且环保性能差,无法满足现代化工艺需求。与之对比激光清洗技术(LCT)因其环保、高效等优点而在工业清洗行业中备受欢迎。该论文以轮胎模具为研究对象,激光干式清洗为手段,寻找最佳工艺参数为目的,采用模型建立——仿真分析——实验验证的研究路线,最终提供一种行之有效的激光清洗工艺和在线监测方法。该论文工作主要有以下方面:(1)首先对轮胎模具污染物成因分析,针对污染物不同形式粘附力进行讨论计算,概括了激光清洗时重要光学特性,建立了激光干式清洗烧蚀热膨胀去除颗粒模型,求解了激光清洗热传导方程。使用ANSYS软件模拟了激光清洗轮胎模具时的瞬态温度分布,探究了基底表面升温规律,得出不同能量密度下的最大温度拟合关系,结合仿真数据计算出单脉冲清洗阈值和损伤阈值约为1.95J/cm2与 3.52J/cm。(2)合作搭建了一台最大平均功率为200W的自动化激光清洗样机,设计了可以应用于激光清洗过程的声波在线监测系统。该监测系统硬件集合了声电转化器、信号放大器、数据采集卡等,采用LabVI...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景及意义
    1.3. 激光清洗方式分类
    1.4 激光清洗国内外研究现状
        1.4.1 激光清洗发展与应用研究现状
        1.4.2 激光干式清洗理论概述
        1.4.3 激光清洗在线监测技术概述
    1.5 论文研究内容及章节安排
第二章 轮胎模具表面污染物分析与清洗模型建立
    2.1 轮胎模具污染物成因分析
    2.2. 污染物粘附力形式
        2.2.1 范德华力
        2.2.2 毛细力和液桥力
        2.2.3 静电力
    2.3 激光清洗光学特性分析
        2.3.1 高斯激光
        2.3.2 不同材料对激光吸收率
    2.4 激光干式清洗过程模型建立
        2.4.1 激光烧蚀热膨胀去除颗粒模型
        2.4.2 激光清洗热传导方程求解
    2.5 本章小结
第三章 轮胎模具表面温度场有限元分析
    3.1 温度场仿真目的
    3.2 激光清洗轮胎模具温度场模拟
        3.2.1 分析步骤
        3.2.2 温度场有限元方程
        3.2.3 仿真模型的建立
        3.2.4 温度场模拟过程
    3.3 基于温度场模拟结果分析
        3.3.1 仿真节点瞬态温度场分布
        3.3.2 激光能量密度对于温度场影响
    3.4 激光损伤阈值判断
    3.5 清洗阈值与清洗力分析
    3.6 本章小结
第四章 激光清洗轮胎模具过程声波在线监测实验
    4.1 实验理论依据
    4.2 清洗监测平台设计
    4.3 激光清洗声波信号采集实验装置
        4.3.1 激光器选型及光路搭建
        4.3.2 激光器工作保护装置
        4.3.3 声波监测模块
    4.4 基于LabVIEW的声音信号的采集与分析
    4.5 清洗监测实验操作流程
    4.6 声波监测实验结果
        4.6.1 波形图与频谱图规律
        4.6.2 清洗阈值与损伤阈值验证
    4.7 本章小结
第五章 激光清洗轮胎模具工艺参数优化及实验验证
    5.1 清洗效果评价指标
    5.2 轮胎模具清洗实验方法
        5.2.1 材料前处理
        5.2.2 正交实验设计
        5.2.3 实验检测仪器选择
        5.2.4 轮胎模具表面污染物表征
    5.3 实验结果与分析
        5.3.1 清洗后清洗率及表面形貌分析
        5.3.2 清洗前后粗糙度和硬度影响
        5.3.3 激光清洗后耐腐蚀性影响
    5.4 最佳工艺参数清洗后效果
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
致谢
附录 激光清洗轮胎模具效益调研数据



本文编号：3860386