1.鋁合金激光清洗研究背景
鋁及鋁合金是一種重要的金屬材料，由于其特殊的物流性，在眾多工業(yè)、民用等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。在加工鋁及鋁合金過程中，焊接是其重要環(huán)節(jié)，如何得到更為優(yōu)質(zhì)、可靠的焊接質(zhì)量，除好的焊接工藝和設(shè)備外，科學(xué)的焊前與焊后處理也非常重要。由于鋁合金焊接時，過多的氫和氧會造成氣孔、夾渣等焊接缺陷。
因此，鋁合金激光焊接前往往需要預(yù)先清除表面氧化膜、水分及油脂。傳統(tǒng)的清除方法是通過化學(xué)清洗并在焊接前使用機械打磨的方法。但是化學(xué)清洗往往存在著清洗時間長、環(huán)境污染大、清洗后水分殘留、無法局部清洗等缺點，不僅影響激光焊接效率，同時也影響鋁合金的焊接質(zhì)量，同時機械打磨還存在勞動強度大、噪聲大、基底損傷嚴(yán)重、清洗不徹底等缺點，所產(chǎn)生的機械加工碎屑不僅影響后處理質(zhì)量，同時也危害人員健康。因此，在焊接技術(shù)高速發(fā)展的情況下，發(fā)展綠色可在線的清洗手段顯得格外重要。
激光清洗是基于激光與物質(zhì)相互作用的一種新技術(shù)，通過超高峰值、短脈沖激光作用于工件，使得表面污物、銹蝕或涂層吸收激光發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離，而基材幾乎不吸收激光，從而達(dá)到清除表面污物而不損傷基材效果。
相比于傳統(tǒng)的清洗方法，激光清洗具有非接觸、基材無損傷、精確清洗、“綠色”環(huán)保以及可在線等優(yōu)點，特別適用于指定區(qū)域的高速在線式清洗。激光清洗通過將激光照射于工件表面，通過激光與物質(zhì)的物理化學(xué)作用，使剝離材料表面，
其產(chǎn)物可以通過相應(yīng)的凈化裝置吸收，不對加工環(huán)境造成影響；已清洗表面反射大部分激光，從而不損傷基材。鋁合金的激光清洗技術(shù)在近幾年逐漸引起關(guān)注。
2.鋁合金激光清洗工藝研究
光纖脈沖激光清洗過程中，影響清洗效果的因素包括激光平均功率、激光頻率、脈寬、掃描速度、掃描直線排列間距（以下簡稱線間距）等多種因素。傳統(tǒng)的試驗方法是設(shè)計正交實驗或單因素實驗，分析每個參數(shù)對清洗效果的影響，但是這種方法影響因素多、耗時長、工作量大，效果評估也是停留在宏觀量上，所得到的清洗工藝可移植性較差，不能普遍適用于工業(yè)生產(chǎn)。
公司工藝研發(fā)團(tuán)隊通過對微觀的清洗方式分析，認(rèn)為在脈沖激光清洗過程中，清洗效果的影響因素可以分為兩個大的方面：一是激光的空間參數(shù)，二是激光光束的能量參數(shù)。這兩大參數(shù)的綜合作用下，使得激光清洗能夠有效清除選區(qū)內(nèi)的污染物。
激光的空間參數(shù)包括激光的橫模方式以及光斑的空間排布（掃描速度、線間距）。激光清洗過程中，由于對材料清洗的均一性有較高要求，往往需要優(yōu)化激光光斑的空間排布，將原本獨立的激光光斑通過空間的有序排布，實現(xiàn)從點光斑到面加工的轉(zhuǎn)變。其主要控制的空間參數(shù)為掃描速度和線間距。
如圖 2 所示，單個脈沖的光斑，通過光學(xué)振鏡及其優(yōu)化控制后，將會在空間上形成相互平行的線狀排列，平行兩線之間的距離，簡稱線間距。在激光脈沖頻率固定的情況下，掃描速度會直接影響光斑的一維排列，它對一維光斑間距的影響可由式（1）反映。
