为了研究激光除锈工艺应用于高速列车集电环的可行性, 根据激光除锈效果和清洗效率, 确定了集电环的最优激光清洗参量, 即在激光覆盖试样整个表面的光斑搭接率为29.3%时,激光功率为16W, 激光重复频率为70kHz, 激光扫描速率为1.0m/s。采用最优工艺参量对集电环试样进行激光除锈, 通过扫描电镜和金相显微镜观察原始试样和激光除锈后试样的表面微观组织; 采用新的实验分析手段分析对比原始试样和激光除锈后试样表面硬度和表面力学性能; 室温条件下采用LINSES电阻率测试仪对激光清洗前后试样的电阻率进行测量。结果表明, 激光除锈后试样表面没有发生重熔和相变; 原始试样和激光除锈后试样表面硬度和表面力学性能对比没有发生明显变化; 由于表面粗糙度的增加以及部分晶体点阵发生的晶格畸变, 增加了电子散射的几率, 使电阻率提高8.3%, 但仍符合使用规范。激光除锈技术对集电环基底表面性能没有产生显著影响, 该工艺适用于高速列车集电环表面除锈。

通过激光搭接焊试验,研究了不同接头试样的拉伸剪切性能和疲劳性能,结合焊缝横截面及断口形貌,对试验结果进行了分析。结果表明,对于宽度为80 mm的非熔透型接头,残余应力导致接头拉剪强度减小4.1%,疲劳极限值减小26.4%;0.2 mm搭接间隙使得接头的拉剪强度减小8.8%,疲劳极限值减小6.25%;20°激光斜入射使得接头的拉剪强度增大3.8%, 疲劳极限值增大18.7%。对于相同板厚组合,母材的冷轧状态对接头的力学性能会有一定的影响。

激光除锈技术是一种新型、绿色环保的除锈方法。对一些在极易生锈的工作环境中的低碳钢构件，采用激光除锈技术代替传统除锈方法，有广阔的发展前景。激光除锈技术主要利用辐射在锈蚀表面的激光能量高、脉冲短的特点，使锈蚀温度很快达到熔点以上。但在除锈的同时，会有部分激光透过锈蚀层直接与金属基底作用，以及辐射在锈蚀表面的激光也会通过热传导将部分能量传递到金属基底表面。本文采用实验分析手段，对金属基底表面的微观组织、力学性能、硬度等进行对比研究。结果表明，所采用的激光除锈工艺在获得良好的除锈效果情况下，对金属基底没有造成损伤，对金属基底表面性能没有产生显著影响.

基于不锈钢薄板非熔透CO2激光搭接焊和光纤激光搭接焊获得的实际焊缝形状，采用表面高斯+柱状体复合热源模型，得到热源比例系数分别为0.85和0.70。对其余4个热源描述参数，包括高斯热源半径和深度、柱状热源半径和深度进行正确设置，就可以获得不同焊接功率和焊接速度下，搭接焊缝形状表征参量(表面缝宽、中间熔宽和熔深)的变化规律。模拟结果与试验结果符合很好。