在工業(yè)生產(chǎn)制造中為減少機(jī)械零件在工作時(shí)的摩擦和磨損，會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備的零件表面涂覆潤(rùn)滑油，以提高機(jī)械設(shè)備的使用壽命，降低能源消耗。潤(rùn)滑油可以填充機(jī)械零件表面的微小凸起和凹陷，形成一層薄膜，以降低零件之間的接觸面積，減少摩擦和磨損，同時(shí)還可以起到冷卻和減震的作用，避免零件因過(guò)熱而發(fā)生變形或損壞。
為了避免零部件受損，定期對(duì)設(shè)備零件進(jìn)行保養(yǎng)是確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的重要措施。傳統(tǒng)的除油方式存在除油效率低、容易對(duì)零件造成損傷、污染環(huán)境等方面的不足，亟需一種高效、清洗程度可控、環(huán)境友好和易于操作的新型除油技術(shù)。激光除油作為一種非接觸、“綠色”的清洗方式，能適配不同規(guī)格尺寸零部件的清洗，對(duì)使用場(chǎng)地和環(huán)境無(wú)限制，因此在除油應(yīng)用領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。
激光除油機(jī)理：
激光除油主要分為燒蝕機(jī)理、振動(dòng)剝離機(jī)理和爆破機(jī)理。
燒蝕機(jī)理是基材吸收激光的能量后，材料溫度急速升高到其熔點(diǎn)和沸點(diǎn)之上，隨后材料通過(guò)氣化、分解，脫離基底表面。當(dāng)激光束輻照到工件表面時(shí)，大部分激光能量可被油污吸收，油污溫度瞬間升高，達(dá)到汽化點(diǎn)或燃燒點(diǎn)，使其燃燒掉，最終達(dá)到清洗的目的。
振動(dòng)剝離機(jī)制是指在激光的作用下，油污與表面金屬對(duì)熱膨脹的響應(yīng)不同，在受熱膨脹后迅速冷卻過(guò)程中，油污與基體間產(chǎn)生應(yīng)力差，應(yīng)力的積聚與釋放會(huì)傳播為振動(dòng)波，從而在清洗物與基底接觸界面形成強(qiáng)大的脫離應(yīng)力，使被清洗物能夠克服其與基底表面的結(jié)合力而脫離基底。
爆破機(jī)制是指基底吸收激光束能量后，溫度迅速升高，達(dá)到界面處油污汽化溫度或基底汽化溫度，由此產(chǎn)生的蒸汽等氣體瞬間膨脹，高速膨脹壓力波將油污噴射出基底表面，達(dá)到清洗的效果。
激光除油相關(guān)研究：
目前激光除油的應(yīng)用場(chǎng)景比較復(fù)雜，材料與油污各不相同，由于不同基材與不同油污對(duì)激光的吸收率均有差異，因此實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要提前確定不同材料的清洗閾值與損傷閾值，這對(duì)于激光工藝的確定具有至關(guān)重要的作用。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于碳鋼其清洗閾值為（160±10）mJ/cm2 損傷閾值為（410±120）mJ/cm2，對(duì)于不銹鋼其清洗閾值為（130±10）mJ/cm2 損傷閾值為（420±20）mJ/cm2，對(duì)于銅因其對(duì)1064nm 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(yuǎn)高于碳鋼和不銹鋼。利用 COMSOL Multiphysics 有限元分析軟件建立了爆破機(jī)制的激光除油模型，分析了單脈沖能量對(duì)基底表面溫度以及基底表面蒸發(fā)遷移率的影響，并對(duì)不同單脈沖能量下的不同厚度油污的清洗效果進(jìn)行了模擬。通過(guò)模擬仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，基底表面上升溫度最大值與單脈沖能量成正相關(guān)，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(fā)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(fā)面積越大。對(duì)于不同單脈沖能量下的不同厚度油污的清洗效果，當(dāng)單脈沖能量為 1.1 mJ 時(shí)，有效清除最大油污厚度在 70 μm~100 μm，當(dāng)單脈沖能量為 2.0 mJ 時(shí)，有效清除最大油污厚度在 200 μm~250 μm。
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