摘要：作为动车组检修过程中比较重要的环节，铝合金零部件表面所存在的锈蚀还有氧化的处理。通过对激光清洗技术的应用， 使其对铝合金轴箱体零部件安装表面进行清洗工作。除此之外，在下文还研究了激光清洗技术与铝金轴箱体基材性能的影响。通过研 究可知，存在于铝合金轴箱体零部件安装表面的锈蚀还有养活的部分，通过激光清洗技术的应用，进行清洗，结果发现效果很好，铝 合金轴箱体基材的硬度还有粗糙度基本上没有实质性的变化，具有很好的抗拉性能，并且其弯曲性能也提升了不少。
关键词：科学技术 ; 部件清洗 ; 提供参考 ; 分析与研究 ; 硬度与粗糙度
以往的清洗采用的是化学剂还有机械法。但是，化学药剂的 使用对我国的环境造成了极大的损害。机械法还受到清洗材质的限制。但是激光清洗不仅能够实现自动化控制的目标，而且还能 够远距离遥控。除此之外，这种方法还非常有效率，并且很方便， 对环境的影响还很少。对操作工作人员的损害也比较低。目前， 我国现阶段应用最多的就是激光清洗，其实我国最绿色的清洗技 术。在清洗领域，其占有很高的地位。其主要工作原理就是，材 质表面经过高能激光束照射，在高温的环境之下，瞬间蒸发或者 剥离掉其表面的污染物。能够很快的出去材质表面的附着物和涂 层的工艺。以下将对主要的激光清洗方法进行阐述。第一，去除 污垢采用激光干洗的方式，通过脉冲激光的作用。第二，激光辐 射时，液膜高温瞬间爆炸，在材质表面沉积一层膜。第三，当沉 积被激光辐射去除时，用惰性气体吹基体表面时，污垢被剥离后 瞬间被气体吹走，减少了第二次污染的机会。第四，通过运用非 腐蚀性化学方法清洗干净，因为激光辐射是材质表面污垢非常松 散。
一、概述
动车组的例行检查一定要定时进行。在检修的过程中，其中 个别铝合金轴箱体零部件安装面有着很严重的锈蚀情况。当下， 我国目前采用最多的除锈方法是机械方法。这样的方法破坏轴箱 体基材比较多，令轴箱体尺寸超差。其次，非常耗时间。并且需 要很长的工作时间，增加了时间成本。下文，通过对激光清洗技 术对铝合金轴箱体安装表面进行清洗，进而研究激光清洗技术对 其安装表面的效果，最后分析激光清洗技术对铝合金轴箱体基材 性能的影响。
二、研究内容及讨论
2.1 激光清洗工艺采用 100W 激光清洗机对铝合金轴箱体零部件安装面表面锈 蚀部位进行清洗，由于锈蚀部位凹坑不均匀，需从四个方向对零 部件安装面进行清洗，清洗时间约需 15min。清洗过程中采用红 外热成像分析仪对轴箱体零部件安装面表面温度进行检测，清洗 过程中零部件安装面表面温度在 50℃～ 100℃。清洗时零部件安 装面温度较低，且清洗时间短，不会引起轴箱体显微组织改变。
2.2 清洗效果分析 激光清洗后，零部件安装面表面锈蚀有效被去除，铝合金轴箱体零部件安装面露出金属光泽。铝合金极易氧化，清洗前零部 件安装面表面被氧化膜均匀覆盖，可以通过零部件安装面表面氧 含量的变化评价激光清洗效果。激光清洗后，零部件安装面零部 件安装面表面均匀的氧化膜被脉冲激光破坏，露出铝合金基材。 激光清洗前，氧元素占整体元素重量的 8.31%，而激光清洗后氧 元素占整体元素重量的 3.31%，降至激光清洗前的 1/3。表面元素 分析结果表明，激光清洗技术可以有效去除轴箱体零部件安装面 表面氧化膜。
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2.3 激光清洗对铝合金轴箱体性能的影响
2.3.1 单次清洗母材损失厚度 在铝合金轴箱体上切取清洗厚度测量试样并在试样上刻画基准线。清洗前后分别测量试样表面到基准线的距离，进而计算单 次激光清洗铝合金母材损失厚度，单次激光清洗；铝合金母材损 失厚度约为 17.5μm，可忽略不计。且随着清洗次数的增加，母 材损失厚度将逐渐减少。
2.3.2 金相组织 使用光学显微镜对激光清洗后的铝合金轴箱体试样进行金相观察，在激光清洗后，基材表面呈现处层状分布的硬化层，硬化 层厚度约为 9 ～ 30μm。硬化层呈压应力状态，可以略微提高铝 合金表面硬度，并对铝合金抗氧化能力有一定的提升作用。
2.3.3 硬度 使用维氏显微硬度计测量激光清洗前后的轴箱体零部件安装面的显微硬度，显微硬度结果如表 4 所示，清洗前工件表面硬 度值平均为 161.8HV，清洗后表面硬度值略有上升，平均值达到 164.7HV。
2.3.4 粗糙度 使用表面粗糙度测量仪测量激光清洗前后轴箱体零部件安装面的表面粗糙度，激光清洗前工件锈蚀表面粗糙度值（Ra）平均 为 4.96，清洗后表面粗糙度值（Ra）平均为 5.01，表面粗糙度几 乎无变化。
2.3.5 拉伸强度 对激光清洗前后的轴箱体进行拉伸试验，分析激光清洗对轴箱体抗拉性能的影响，激光清洗前后轴箱体应力应变曲线如图 5 所示，激光清洗前，轴箱体母材的屈服强度平均为 463.8MPa，抗 拉强度平均为 504.037MPa；经过激光清洗后的轴箱体母材平均屈 服强度为 472.788MPa，抗拉强度为 512.077MPa。由以上实验结果 可知，激光清洗后轴箱体母材的抗拉性能略有提升。
2.3.6 弯曲性能 对激光清洗前后的轴箱体试样进行弯曲试验，压头直径为30mm，滚轴间距为 46mm，将激光清洗前后的铝合金轴箱体试样弯 曲 180°，试样均无裂纹产生。经过激光清洗后试样的弯曲强度 平均为 1980MPa；未处理试样的弯曲强度平均为 1780MPa。激光清 洗后铝合金试样的最大弯曲服强度相比未清洗铝合金试样弯曲强 度略有增加，弯曲性能良好。
三、结束语
通过对上文的研究与分析可知，通过对激光清洗技术对铝合 金轴箱体零部件的效果进行分析，从各个角度得出以下的结论。第一，激光清洗技术能够很好的对铝合金轴箱体零部件安装表面 进行清除锈蚀，经过清洁工作之后，铝合金轴箱体安装表面显得 非常有光泽。安装表面的含氧量降低至以往的三分之一左右。第二， 单次激光清洗母材损失的厚度大约为十七点五微米作用。在清洗 工作时，零部件的表面温度大约维持在五十到一百度。清洗工作 完成之后，其表面会有九到三十微米的硬化层。对铝合金轴箱体 的耐锈蚀能力很强。第三，这种技术对铝合金轴箱体基材的硬度 还有其表面的粗糙度都没有什么影响。并且对其拉伸性还有弯曲 性都有很好的提升。作为一种新型的激光表面处理技术，在这十年， 对我国清洗领域的发展有很好的促进作用。随着我国对激光清洗 技术的不断深入，这种技术在我国逐渐成熟起来。目前成套的激 光清洗商品已经开始出售。随着激光设备的性能不断提高和价格 的不断下降，激光清洗技术将更广泛的应用于人类的生产生活当 中。
参考文献：
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[2] 苏春洲 , 栾晓雨 , 王海军 , 袁晓东 , 叶亚云 . 激光清洗 技术的初步研究和应用 [J]. 科技资讯，2013(26).
论文作者:宋秀平,陈正华
论文发表刊物:《大众科学》2017年10期
论文发表时间:2018/4/19
标签：轴箱论文; 激光论文; 表面论文; 铝合金论文; 零部件论文; 试样论文; 基材论文; 《大众科学》2017年10期论文;