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激光清洗炮弹逻辑原理

发表时间:2023-10-25 11:12

       在和平年间,每个国家都会储存大量的炮弹,存放时间过长表面油漆就会脱落,金属基底裸露后容易腐蚀,存在安全隐患,因此军方每过一段时间都会翻修,把油漆去除后重新刷漆,除漆质量和喷漆质量直接影响弹药的质量和安全,目前我国的翻修流程比较落伍,大概流程是这样的,先把火药倒出来,然后用喷丸除漆方式除漆,然后再重新刷漆,然后再把火药装进去,封存起来。

早在上个世纪80年代,已经在实验室证明了激光除漆的可行性,随着现金激光清洗技术不断发展,激光清洗设备价格不断降低,激光除漆成本下降,逐步走进实际生产中。利用激光给炮弹除漆,可以不用把火药倒出来直接除漆后喷漆,还可以自动化流水线作业,能够将炮弹翻新成本降低到原来的五分之一。

我们来分析一下激光清洗炮弹的逻辑原理。炮弹翻新的核心是除漆,如果不把火药倒出来,那么除漆过程就要严格控制热量产生,热量必须处在一定的水平以下,否则会发生爆炸。因此激光除漆首先解决发热问题,有没有一种不发热的激光呢?自然是有的,波长为355nm的紫外激光就属于冷光源,它的作用原理和光纤激光,二氧化碳激光不同,它属于光化学反应,简单来说就是利用激光能量打断分子键,类似于电解水的原理,在利用紫外激光清洗的过程中几乎不产生热量。

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仅仅选择了合适的激光还不够,还需要设置合适激光参数。紫外激光对所有物质都其反应,意味着它能清除油漆,也能伤害到基底金属。如何只清除油漆,不伤害基底金属呢?这就是提到一个非常重要的参数,激光能量密度。激光能量密度对应2个值,一个叫清洗阈值,一个叫损伤阈值,激光刚刚能清除油漆的激光能量密度值叫清洗阈值,激光刚刚能损伤基底金属的激光能量密度值叫损伤阈值,激光必须控制在清洗阈值和损伤阈值之间,才能完美的清洗油漆同时不损伤基底金属。

除了紫外激光,脉冲光纤激光和二氧化碳激光也能给炮弹除漆,只是使用它们存在安全隐患, 这两种激光的作用原理和紫外激光不同,它是物质接收激光能量后发热瞬间气化,属于激光烧蚀的作用原理,因此会产生一定的热量。如果使用它们,就必须使用降温装置,严格检测基底金属温度,如果操作得当,也是可以完美除漆的。有趣的是,在实验室第一次成功使用激光清洗炮弹的实验中,就是使用脉冲光纤激光。难道它脉冲光纤激光不产生热量吗?不是的,只不过它需要较高的控制精度才可以。炮弹的基底金属是黄铜,黄铜对光纤激光有较高的吸收率,激光焊机,激光切割机等都使用光纤激光,油漆对光纤激光吸收率较低,金属吸收率较高,这就意味着当油漆层快要消失的时候,激光能量会被基底黄铜吸收,就会产生高温,一旦超过火药的燃点就会发生爆炸。

还需要提一下,按照光源成本来算,光纤激光是最便宜的,二氧化碳激光次之,紫外激光最贵。但给炮弹除漆来说,最优选择是紫外激光,其次是二氧化碳激光,其次是脉冲光纤激光。坚决不能使用连续光纤激光给炮弹除漆,99%的概率会引发爆炸。

激光易于控制,因此易于实现自动化,现在CCD视觉检测技术已经非常先进了,用很低的成本就可以自动化流水线作业,除漆喷漆一体化作业,还可以可以实现精细化除漆和精细化喷漆,提升翻修质量,大幅降低成本。

因此呼吁军方能重视这种清洗技术


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