连续激光VS脉冲激光，激光清洗应用如何选？

光纤激光器以其更高的可靠性、稳定性和灵活性，已成为激光清洗光源的******选择。

连续光纤激光器和脉冲光纤激光器作为光纤激光器的两个组成部分，在宏观材料加工和精密材料加工方面处于领先地位。

对于新兴的激光清洗应用，应该使用连续激光或脉冲激光有不同的声音，市场上也有两种激光清洗设备使用脉冲和连续激光，许多工业终端用户不知道如何选择。本文对连续和脉冲激光的激光清洗应用进行了比较测试，并分析了各自的特点和应用场景。

一

试验材料

1、激光器

激光型号为YDFLP-CL-200-12-A脉冲激光器，CW-R-B-W-2000是连续激光器。两个激光器的详细参数如表1所示。

表1.脉冲激光器与连续激光器的参数比较

2、材料

实验中使用的样品1为铝合金平板，其长度和宽度为400 mm×400 mm×4 mm。样品2为碳钢平板，长度和宽度为400 mm×400 mm×10 mm。样品表面喷涂白色油漆，样件1表面上油漆厚度约20 μm，样品2表面油漆厚度约400 μm。

二

试验结果

采用两种激光器对两种材料表面进行除漆试验，优化激光清洗参数，获得脉宽、频率、扫描速度等******参数，比较优化试验条件下的清洗效果和效率。

1.脉冲激光清洗漆层试验

激光器在脉冲光除漆实验中的功率为200 W，场镜焦距为163 mm，激光聚焦光斑的直径约为0.32 mm。清洗单块面积13个 mmx13 mm，填充间距为0.16 mm，激光反复扫描清洗铝合金表面2次，激光反复扫描清洗碳钢表面4次。在保证光斑纵横叠加率为50%的情况下，试验激光脉宽、频率、激光扫描速度参数(如表2所示)对清洗效果的影响。铝合金表面除漆试验效果如图1所示，碳钢表面除漆试验效果如图2所示。

表2.铝合金及碳钢表面漆层脉冲激光清洗实验参数

图1.脉冲激光清洗铝合金表面漆层对比图

图2.脉冲激光清洁碳钢表面漆层对比图

相同频率下，短脉宽比长脉宽更容易去除铝合金和碳钢表面漆层。在相同的脉宽下，频率越低，越容易损坏基体。当频率大于一定值时，油漆层的去除效果越差。脉冲激光清洗铝合金表面漆层的******参数为15# （激光功率200 W，脉宽100 ns，频率60 kHz，扫描速度9600 mm/s），碳钢表面漆层清洗的******参数为13# （激光功率200 W，脉宽100 ns，频率40 kHz，扫描速度 ** 00 mm/s），两个参数都去除了漆层，对样品基体基本无损。

2.连续激光清洗漆层试验

在连续光除漆实验中，使用激光器的功率为50%，占20%(相当于平均功率200 W），频率为30 kHz。场镜焦距为220 mm，激光聚焦光斑的直径约为0.2 mm。清洗单块面积13个 mmx13 mm，填充间距0.1 mm，激光重复扫描铝合金表面漆层2次，碳钢表面漆层4次。试验激光扫描速度对清洗效果的影响，在激光功率、空比、频率不变的情况下。铝合金表面除漆的清洗参数如表3所示，清洗效果如图3所示。碳钢表面除漆的清洗参数如表4所示，清洗效果如图4所示。

3.铝合金表面漆层连续激光清洗实验参数

表4.碳钢表面漆层连续激光清洗实验参数

图3.连续激光清洗铝合金表面漆层在不同激光扫描速度下的对比图

图4.不同激光扫描速度下连续激光清洗碳钢表面漆层对比图

激光扫描速度越低，对基体的损伤就越大。扫描速度大于一定值时，扫描速度越快，漆层去除效果越差。连续激光清洗铝合金表面漆层的优选参数为21# （激光功率200 W，频率30 kHz，扫描速度2000 mm/s），碳钢表面漆层清洗的******参数为37#(激光功率2000) W，频率30 kHz，扫描速度3400 mm/s）。这两个参数不仅去除了碳钢表面的漆层，而且对样品基体的损伤也相对较小。

三

优化参数结果及分析

1.对比宏观清洗状况

脉冲光清洗铝合金表面漆层的优选参数如图5所示a如图5所示，连续光清洗铝合金表面漆层的******参数结果如图所示b所示。脉冲光清洗后，样品表面的漆层完全去除，样品表面呈金属白色，对样品基材几乎无损伤。连续光清洗后，样品表面的油漆层也完全去除，但样品表面呈灰黑色，样品基材也略熔化。因此，连续光对比脉冲光更容易损坏基材。

脉冲光清洗碳钢表面漆层的优选参数如图5所示c如图5所示，碳钢表面漆层连续光清洗的优选参数结果如图所示d所示。脉冲光清洗后，样品表面的漆层完全去除，样品表面呈灰黑色，对样品基材的损坏较小。连续光清洗后，样品表面的漆层也完全去除，但样品表面呈深黑色，可以直观地看到样品表面出现较大的重熔现象。因此，连续光对比脉冲光更容易损坏基材。

图5.脉冲光与连续光除漆的宏观效果对比

2.显微镜微观形状对比

从图6（a）可以看出，用脉冲光清洗铝合金表面漆层后，样品表面的油漆已完全去除，样品表面损坏小，无激光线。连续光清洗样品表如图6所示（b）油漆也被完全去除，但样品表面有严重的重熔和激光线。

从图6（c）可以看出，用脉冲光清洗碳钢表面漆层后，样品表面的涂料已完全去除，样品表面损坏小，清洗后表面相对平整。连续光清洗样品表面如图6所示（d）油漆也被完全去除，但样品表面严重熔化，样品表面不均匀。

图6.脉冲光与连续光除漆后样件表面微观形貌对比图

3.对比材料表面粗糙度

图7为激光除漆后表面粗糙度对比图。从图7可以看出，激光清洗铝合金表面漆层后，脉冲光对样品表面的损伤较小，因此清洗后样品的表面粗糙度接近原材料。连续光清洗后，样品表面损伤较大，清洗后样品表面粗糙度为原材料粗糙度值的1.脉冲光清洗后表面粗糙度粗糙度的1倍.7倍。

激光清洗碳钢表面漆层后，脉冲光对样品表面损伤较小，因此清洗后样品的表面粗糙度接近原材料，甚至低于原材料。连续光清洗后，样品表面损伤较大，导致原材料粗糙度值1.脉冲光清洗后表面粗糙度粗糙度的1倍.7倍。

图7.激光除漆后表面粗糙度比较

4.比较清洁效率

在铝合金表面除漆方面，使用脉冲光的除漆效率要远高于连续光的除漆效率，为连续光的7.7倍。脉冲光的清洗效率为2.77m2/h，连续光的清洗效率为0.36m2/h。

在碳钢表面除漆方面，使用脉冲光的除漆效率同样高于连续光的除漆效率，为连续光的3.5倍。脉冲光的清洗效率为1.06m2/h，连续光的清洗效率为0.3m2/h。

图8.脉冲光与连续光除漆效率对比

四

结论

试验表明，连续激光和脉冲激光都能去除材料表面的油漆，达到清洗效果。

脉冲激光器的清洗效率远高于连续激光器。同时，脉冲激光器可以更好地控制热量输入，防止基底温度过高或微熔。

连续激光的价格具有优势，可以通过使用高功率激光来弥补效率和脉冲激光之间的差距，但高功率连续光的热输入更大，对基底的损坏也会增加。

因此，两者在应用场景上存在根本差异。高精度，需要严格控制基材加热，需要基材无损应用场景，如模具，应选择脉冲激光。对于一些大型钢结构、管道等，由于散热快，基材损坏要求不高，可选择连续激光。

转载自：杰普特激光

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