激光的时间特性在激光除锈作业中控制热影响与除锈精度,时间类型不同的激光器对于激光除锈效果差异巨大。不同材料除锈选择合适的激光类型非常重要。
激光器时间特性决定激光能量的时间分布,直接影响锈层去除机制与基体保护效果,主要分为三类:
(1)脉冲激光
以脉冲宽度(τ) 和重复频率(f) 为核心参数,通过 “脉冲式” 能量输出实现高峰值功率。例如,脉冲光纤激光器典型参数为 τ=100ns-1ms,f=1kHz-100kHz,峰值功率 Pₚ=E/τ(E 为单脉冲能量)可达 10⁶W,远高于连续激光。其优势在于:能量集中在短时间内释放,锈层快速受热破裂,而基体因热传导时间不足,热影响区(HAZ)可控制在 10μm 以内,避免基体变形或氧化;适用于精密零部件、模具等对热损伤敏感的场景,是当前激光除锈的主流技术方案。
(2)连续激光
通过持续泵浦实现恒定能量输出,以平均功率(Pₐᵥ) 为核心指标(如 CO₂连续激光器功率可达 10kW)。其特点是能量密度较低(通常 < 10⁵W/cm²),除锈依赖长时间热累积,易导致基体过热(热影响区可达 100μm 以上),仅适用于厚锈层的快速清除(如大型钢结构预处理),不适用于精密工件。
(3)调 Q 脉冲激光
通过调Q 技术(电光、声光或机械调 Q)压缩脉冲宽度,获得超短脉冲(τ=1ns-100ns) 和超高峰值功率(Pₚ=10⁸-10¹⁰W)。例如,声光调 Q Nd:YAG 激光器可实现 τ=10ns、f=20kHz 的稳定输出,其优势在于:能量瞬间突破锈层阈值,实现 “等离子体剥离”,除锈效率比普通脉冲激光提升 30% 以上;适用于高强度锈层(如氧化皮、厚锈)或特殊材料(如高温合金),在航空航天零部件除锈中应用广泛。