哈尔滨工业大学（深圳）深圳市城市与土木工程防灾减灾重点实验室&深圳市土木工程智能结构系统重点实验室，广东 深圳 518055
由于锈蚀层分布不均匀和覆盖层材料的影响，现有无损检测技术很难实现对钢板锈蚀厚度的精确检测。基于太赫兹（THz）波对非极性材料的高透射性及对极性金属材料的反射性，介绍了一种利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）实现对覆盖层下钢板锈蚀厚度的无损检测方法。实验表明：在有效频率0.2~1.2 THz内，锈蚀产物和覆盖层材料环氧树脂、橡胶、水泥净浆的折射率分别为2.80，1.94，2.18和2.04。THz透射谱中样品和参考信号的延迟时间差与材料的折射率呈线性关系。THz反射信号可以识别钢板表面锈蚀层，且能够准确测定大于40 μm的锈蚀层厚度。覆盖层材料下的钢板锈蚀可以从THz反射信号中幅值的数量和衰减进行判断，通过幅值对应延迟时间差实现准确率大于90%的覆盖层和锈蚀层的厚度测定，证明了THz-TDS用于覆盖层下钢板锈蚀厚度检测的实用性和准确性。
太赫兹时域光谱 锈蚀厚度 锈蚀层 覆盖层 无损检测 光学学报
2022, 42(13): 1312001
1 广东省科学院中乌焊接研究所 中国-乌克兰材料连接与先进制造“一带一路”联合实验室 广东省现代焊接技术重点实验室，广东 广州 510650
2 北京科技大学 自动化学院 北京市工业波谱成像工程技术研究中心，北京 100083
采用光纤激光器开展了碳钢板表面锈蚀层激光清洗研究，通过白光干涉仪、光学显微镜、拉曼光谱仪等研究了激光扫描速度对锈蚀层去除质量的影响。研究表明，当激光扫描速度小于2 000 mm/s时，因光斑搭接率高，热累积效应强，试样表面出现基材熔化重凝现象，同时试样表面发生二次氧化，生成了复杂的铁的氧化物膜层，此时试样表面粗糙度最小。当激光扫描速度增加到3000 mm/s时，试样表面锈蚀层去除干净，露出金属基底本身色泽，基材表面二次氧化减弱。当线速度继续增加时，因光斑搭接率低，锈蚀层吸收的激光能量少，仅有部分锈蚀被去除，试样表面开始出现残留锈蚀层，且随着线速度的增加，残留锈蚀层和试样表面粗糙度增加。通过调节扫描速度可以获得较好的除锈效果，工艺优化后，激光功率为120 W时，除锈效率达到1.5 m2/h。
激光除锈 扫描速度 锈蚀层 表面粗糙度 laser rust removal laser scanning speed rust layer surface roughness 红外与激光工程
2022, 51(5): 20210389
1 江苏大学材料科学与工程学院, 江苏 镇江 212013
2 苏州德威尔卡光电技术有限公司, 江苏 苏州 215000
采用波长为1064 nm的光纤激光器对Q345钢表面锈层进行激光清洗,研究了激光扫描速度对清洗质量的影响。结果表明:当扫描速度小于1000 mm·s -1时,激光对基体的损伤较大;当扫描速度达到5000 mm·s -1时,部分锈蚀仍残留于材料表面;当扫描速度为3000 mm·s -1时,清洗效果较好且基体不会受到损伤。随着扫描速度从1000 mm·s -1增加到6000 mm·s -1,清洗后Q345钢表面的铁含量呈现先增加后降低的趋势,而氧含量则是先降低再升高。当扫描速度为3000 mm·s -1时,Q345钢表面清洗后铁元素的质量分数达到了峰值,约为90%,氧元素的质量分数则达到谷值,约为7%;铁与氧的化合物较少,且钢的表面粗糙度亦较低,Ra≈6.9 μm。通过调节扫描速度可以获得较好的激光清洗效果;激光清洗后,Q345钢表面的电化学腐蚀性能有所提高。
激光技术 激光清洗 锈蚀层 扫描速度 元素分布 铁与氧的化合物 表面粗糙度 中国激光
2020, 47(10): 1002010
哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
采用干式/液膜辅助式激光清洗方法对高强钢表面的锈蚀层进行处理,研究了激光功率对试样表面状态的影响规律,并对两种方法的除锈机理进行了对比分析。结果表明:两种清洗方法都能有效去除试样表面的锈蚀层,且低功率下液膜辅助式激光清洗效果比干式激光清洗效果更好。优化的液膜辅助式激光除锈工艺参数为:激光功率400 W,脉冲频率10 kHz,脉宽30 ns,此时试样表面氧元素的质量分数为3.38%,试样的表面粗糙度为3.04 μm。
激光技术 锈蚀层 干式激光清洗 液膜辅助激光清洗 表面质量
