激光的空间分布特性对激光除锈效果影响很大,主要表面在对基材表面的伤害程度,其次影响除锈效率。它主要影响能量均匀性与清除一致性,激光器输出光束的空间分布决定能量在靶面的分布均匀性,直接影响除锈一致性,其中高斯光束是激光除锈的主流光束类型,此外还有平顶光束类型。
高斯光束特性:其横截面上的光强分布遵循高斯函数I (r)=I₀exp (-2r²/ω²),其中 I₀为中心光强,ω 为光斑半径(光强降至 I₀/e² 处的半径)。在传输过程中,光斑半径随距离 z 变化:ω(z)=ω₀√[1+(z/f)²],其中 ω₀为束腰半径(最小光斑尺寸),f 为共焦参数(f=πω₀²/λ)。
平顶光束特性:高斯光类似于尖顶光,平顶光光斑更加柔和,不易损伤基材金属。
对除锈的影响:
理想高斯光束能量集中在中心区域,边缘能量较低,易导致中心区域过度处理(基体损伤)而边缘除锈不彻底;但中心位置穿透力强,清洗深度更深。高斯光分布均匀,不易损伤基材表面,主要用于精密工件清洗,比如模具表面除油除残胶。
工程中通过“光束整形” 技术(如平顶光束转换),将高斯分布转化为均匀平顶分布,使靶面能量波动 < 5%,确保锈层均匀清除,尤其适用于大面积平板工件(如钢板、管道);
束腰半径ω₀的选择需匹配锈迹尺寸:清除微小锈点时选用 ω₀=10μm 的小光斑,大面积除锈时选用 ω₀=100μm 的大光斑,平衡精度与效率。