輪對是機車車輛與(yu) 鋼軌相接觸的部分，由左右兩(liang) 個(ge) 車輪牢固的壓裝在同一個(ge) 車軸上組成。輪對的作用是保證機車車輛在鋼軌上的運行和轉向，承受來自機車車輛的全部靜、動載荷，把它傳(chuan) 遞給鋼軌，並將因線路不平順產(chan) 生的載荷傳(chuan) 遞給機車車輛各零部件。

對於(yu) 高鐵動車來說，車輪和車軸都是用沒有添加合金元素的碳素鋼製造的，而這往往會(hui) 成為(wei) 發生裂紋和脆性斷裂的原因，因此，高鐵在運行一段時間後都需要進行檢修。在檢修前，需要將輪軸及輪輻上的塗層徹底剝離下來，傳(chuan) 統的方法是采用鋼絲(si) 刷進行打磨，此方法雖然可剝離塗層，但是效率很低，並且作業(ye) 人員勞動強度很大，還會(hui) 對輪對表麵造成損傷(shang) ，以至於(yu) 對下一步的探傷(shang) 造成影響。

高鐵動車輪對圖，圖片來源於(yu) 網絡

激光清洗技術能有效清除輪對表麵漆層，但效率偏低，厚塗層情況下清洗速度慢，局限性很大，針對目前使用的清洗方法的不足，同時也為(wei) 了擴大激光清洗的應用範圍，提高清洗質量、效率以及避免單純脈衝(chong) 激光清洗的局限性，研發出新的清洗工藝：

脈衝(chong) 激光和半導體(ti) 激光複合清洗技術

激光複合清洗技術的優(you) 點不單單是兩(liang) 種激光的疊加，重點體(ti) 現在能量的利用率遠遠大於(yu) 兩(liang) 種熱源的簡單相加。

激光複合清洗原理

激光複合清洗技術是激光清洗的又一新發展方向，是通過脈衝(chong) 激光與(yu) 半導體(ti) 激光相互作用形成的一種增強適應性的清洗方法，在處理基材表麵附著物（汙垢、氧化皮、鏽斑、有機塗層等）過程中，半導體(ti) 激光大光斑輻照附著物表麵，表麵吸收能量均等分布的激光產(chan) 生熱能，使金屬材料和附著物之間形成熱膨脹壓力，降低兩(liang) 者之間結合力。當脈衝(chong) 激光輸出高能激光束時，產(chan) 生的振動衝(chong) 擊波直接使結合力不強的附著物脫離金屬表麵，實現激光快速清洗。

與(yu) 其他激光器相比，半導體(ti) 激光器光斑能量分布均勻，能夠實現激光能量緩慢下降呈梯度變化，半導體(ti) 激光器在清洗過程中作為(wei) 熱傳(chuan) 導輸出，通過調節激光功率和輻射時間熔化和加熱金屬材料附著物，使金屬材料和附著物之間形成熱膨脹壓力，減小兩(liang) 者之間結合力，附著物更容易脫離金屬表麵，實現激光清洗。

激光複合清洗原理圖

實際應用案例

為(wei) 了體(ti) 現激光複合清洗技術相對於(yu) 激光清洗技術的優(you) 勢，我們(men) 進行了輪對塗層除漆清洗測試，同時采用500W脈衝(chong) 激光清洗對比300W脈衝(chong) 激光搭配1500W半導體(ti) 激光器進行清洗測試，設備和實驗樣品信息如下：

清洗要求：

1 、清洗過程中不能出現氧化條紋；
 

2、清洗一根輪對軸的時間控製在10min內(nei) ；在激光複合清洗測試之前，需要對輪對軸表麵的雙組分環氧樹脂進行測厚，分別測試軸的四個(ge) 區域的厚度，然後計算平均厚度，如下表所示： 

針對厚度為(wei) 150-250μm環氧樹脂塗層材料，我們(men) 做了如下兩(liang) 組測試：

測試

1、500W脈衝(chong) 激光清洗環氧樹脂塗層材料時，使用焦距為(wei) 160mm的場鏡，掃描速度為(wei) 6m/s，重複頻率選擇20KHz，掃描寬度為(wei) 80mm，210r/min，每分鍾輪對的轉速為(wei) 210轉。

500W 脈衝(chong) 光纖激光器

清洗後測量了輪對正麵和反麵的溫度，分別為(wei) 40℃和30℃，清洗效率為(wei) 1.5m²/h。清洗效果圖片如下圖：

測試

2、300W搭配1500W半導體(ti) 激光器清洗環氧樹脂塗層材料時，掃描速度為(wei) 8m/s，掃描寬度為(wei) 80mm，占空比為(wei) 20%，調製頻率為(wei) 2000Hz,半導體(ti) 激光光束與(yu) 脈衝(chong) 激光光束間的間隔設置為(wei) 3mm.

300W 脈衝(chong) 光纖激光器

1500W 光纖輸出半導體(ti) 激光器

清洗後測量了輪對正麵和反麵的溫度，分別為(wei) 39℃和30℃，清洗效率為(wei) 8.5m2/h。清洗效果圖片如下圖：

結論

根據測試實驗效果及數據分析，我們(men) 得出如下結論：

在複合清洗建議采用調製模式來清洗塗層，連續模式輸入熱量過大，會(hui) 造成工件的熱變形，此次測試采用調製模式進行清洗，工件表麵的溫度低於(yu) 45℃，這個(ge) 溫度不會(hui) 對軸有所影響；

在複合清洗過程中，建議采用脈衝(chong) 激光與(yu) 半導體(ti) 激光光束間隔3-5mm，用以減少熱累積和提高清洗效率。