激光除油相關研究

目前激光除油的應用場景比較復雜，材料與油污各不相同，由于不同基材與不同油污對激光的吸收率均有差異，因此實際應用時，需要提前確定不同材料的清洗閾值與損傷閾值，這對于激光工藝的確定具有至關重要的作用。相關實驗結果表明，對于碳鋼其清洗閾值為（160±10）m J/cm2損傷閾值為（410±120）m J/cm2，對于不銹鋼其清洗閾值為（130±10）m J/cm2損傷閾值為（420±20）m J/cm2，對于銅因其對1064 nm的激光的反射率（R=0.85）相較碳鋼（R=0.47）和不銹鋼（R=0.68）要高的多，所以其清洗閾值和損傷閾值要遠高于碳鋼和不銹鋼，分別為（1500±100）m J/cm2和（3200±200）m J/cm2。

　利用COMSOL Multiphysics有限元分析軟件建立了爆破機制的激光除油模型，分析了單脈沖能量對基底表面溫度以及基底表面蒸發遷移率的影響，并對不同單脈沖能量下的不同厚度油污的清洗效果進行了模擬。通過模擬仿真結果可以發現，基底表面上升溫度最大值與單脈沖能量成正相關，隨單脈沖能量的增加，基底上升溫度的最大值越大。基底表面的蒸發遷移率受溫度影響，單脈沖能量越大，基底溫度越高，有效蒸發面積越大。對于不同單脈沖能量下的不同厚度油污的清洗效果，當單脈沖能量為1.1 m J時，有效清除最大油污厚度在70μm~100μm，當單脈沖能量為2.0 m J時，有效清除最大油污厚度在200μm~250μm。

圖4 不同單脈沖能量下的不同厚度油污的清洗效果模擬