Page 108 - 《橡塑技术与装备》2022年3期

橡塑技术与装备 CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

自动激光清洗设备采用了类似 Z 形的出光方式，其出
光时间利用率达到 90%，对激光能量的利用效率更高。
还有一种利用转镜提高效率的出光方式，由于转
镜的体积过大，控制方式繁琐，最主要的是转镜表面
平均反射率不到 80%，有将近 20% 以上的激光能量被
损失，所以采用此方式的系统很少。

图 5 轮胎模具侧板清洗形貌图
图 4 行重叠率示意图
根据清洗效果确定这 5 个基本参数后，其它运行
参数均可计算得出。
τ（kHz）激光器的运行频率的计算公式 ：
τ= P （4）
Δl 10
2
其中 P（W）为实际给定功率，Δ（j/cm²）为设
定的能量密度，l（mm）为焦斑边长。
振镜扫描速度 f（M/S）的计算公式 ：
f=τl(1-α 1 ) （5）
其中 τ （kHz）为激光器频率， l （mm）为焦斑边长，
α 1 为脉冲重叠率，百分数。
清洗头相对工件的清洗速度 F（M/min）的计算
图 6 轮胎模具花纹块清洗形貌图
公式 ：
清洗机，在轮胎模具清洗中有着诸多技术、质量和安
60 000l(1-α 1 )
f= （6）
50/f+t 全优势。合理控制激光清洗参数对于高效高质无损清
其中 l（mm）为焦斑边长，为行重叠率， 50（mm） 洗模具至关重要。在国内减碳降排、绿色制造、智能
为扫描线长，f（M/S）为上式计算结果，t（s）为振 制造政策的指引下，在企业节能降耗，减少生产成本，
镜的空走系数，振镜的空走系数是实测出振镜一个循 提升经济效益的追求下，国产全自动激光清洗系统必
环中不出光空走的时间。 将发挥自身技术、成本、服务优势，更好地服务于轮
根据以上所确定的损伤阈值范围，及各参数的详 胎制造企业的生产经营，应用前景广阔。
细分析，经过实验确定其最佳清洗参数。在实际应用
中，清洗一个 12.00 R20 规格模具侧板用时 5 min 左 参考文献 ：
[1] William M. Steen, Jyotirmoy Mazumder。Laser Material
右，清洗模具效果见图 5。从四个角度照射模具，全
Processing,4th Edition，Springer London Ltd， 2020,89.
方位无死角清洗一个同规格全钢花纹块用时 4.5 min， [2] William M. Steen, Jyotirmoy Mazumder。Laser Material
清洗效果见图 6。南京集萃激光公司的全自动激光清 Processing,4th Edition，Springer London Ltd， 2020,90.
洗系统配有双工作台，一个工作台进行清洗作业时， [3] J.F. Ready，Material processing—An overview。Proc.
IEEE,1982,70(6):533-543.
另一个工作台可进行模具的上下料。整体清洗一副
[4] David Sang, Graham Jones, Gurinder Chadha and Richard
12.00R20 的全钢模具，总耗时 1 w 左右。 Woodside．Cambridge International AS and A Level Physics
Coursebook．Cambridge ：Cambridge University Press，
2014,340.
4 结论 [5] 于长兴，王洪祥，郭洪昌，等 . 材料对激光的吸收 [J]. 山东工
综上所述，全自动激光清洗系统相较于手持激光 业技术，247-247.

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·50· 第 48 卷 第 期