对于新兴的激光清洗应用，存在应使用 CW 光纤激光器还是脉冲光纤激光器的问题。
宋璐璐、尚官剑峰、李才杰和钱大树
激光清洗使用聚焦的激光束快速蒸发或剥离材料表面的污染物。与其他传统的物理或化学清洗方法相比，激光清洗是非接触式的，无耗材或污染，精度高，残留损伤小。该工艺是新一代工业清洗技术的理想选择。此外，具有高可靠性、稳定性和灵活性的光纤激光器已成为作为激光清洗光束源的最佳选择。两种类型的光纤激光器，连续波 （CW） 光纤激光器和脉冲光纤激光器，占据了宏观材料加工和精密材料加工的市场。对于新兴的激光清洗应用，存在应使用 CW 光纤激光器还是脉冲光纤激光器的问题。在这里，我们比较了连续光纤激光器和脉冲光纤激光器的激光清洗应用，并分析了它们各自的特点和适用的应用场景。本文在选择相应的激光清洗技术时提供了有用的参考。
我们使用两种型号的激光器来清洁不同种类的材料：一种是带有白色油漆的铝合金（约 20 μm），另一种是带有白色油漆的碳钢（约 40 μm）。通过调整脉冲宽度（100 ns、200 ns 和 500 ns）、频率 （20-60 kHz） 和扫描速度 （1500-9600 mm/s） 来实现清洁性能。图 1 和图 2 显示了表中详述的测试激光器的清洁性能。
对于脉冲光纤激光器，频率较低的激光器在清洁过程中更容易伤害基材，而脉冲宽度较窄（约 100 ns）的激光器更容易清洁油漆。在清洁油漆和熔化基材（热效应）之间平衡热量至关重要。具有主振荡器功率放大器 （MOPA） 结构的脉冲光纤激光器具有精确热量控制的优势，这是清洁过程中的一个关键点。
使用 CW 光纤激光器时，扫描速度越慢，对基材的损伤就越大。但是，当速度高于阈值时，更快的速度会导致清洁不足。因此，当使用 CW 光纤激光器进行激光清洗时，选择合适的扫描速度至关重要。以下详细信息从三个主要方面显示了连续光纤激光器和脉冲光纤激光器的区别：清洁性能、清洁效率和清洁过程后的粗糙度。
直观地说，与 MOPA 脉冲光纤激光器相比，CW 光纤激光器清洁后的材料颜色更深（图 3 和 4）。加热不当会导致基板金属在清洗过程中熔化，这在组件清洗行业尤其不可接受。
清洁后基材的不同微观表面可以在显微镜下轻松显示（图 5 和 6）。在 CW 光纤激光清洗过程中，即使油漆被去除，基材上的金属也会熔化。然而，当使用 MOPA 脉冲光纤激光器进行清洁时，对基材的损伤很小，表面更光滑。
图 7 显示了 CW 和 MOPA 脉冲光纤激光器表面的粗糙度 （Ra）。MOPA光纤激光清洗带来的损伤非常小，粗糙度值接近甚至低于原始表面（激光也清洗了原始表面的一些灰尘）。当使用连续激光器清洁时，粗糙度值将比原始表面高 1.5 倍。
MOPA 光纤激光器带来的另一个优势是清洁效率高。在清理铝合金上的灰尘时，MOPA 脉冲光纤激光器的清洁效率为 2.77 m2/h，是 CW 光纤激光器（0.36 m2/h）清洁效率的 7.7 倍。清理碳钢上的灰尘时，MOPA 脉冲光纤激光器的清洁效率为 1.06 m2/h，是连续光纤激光器清洁效率（0.3 m2/h）的 3.5 倍。
综上所述，MOPA 脉冲光纤激光器和 CW 光纤激光器都可以去除灰尘。使用相同的平均输出功率，MOPA 脉冲光纤激光器的清洁效率比 CW 光纤激光器的效率更快。同时，清洗和熔化之间的精确热量控制可产生良好的清洗性能，而不会损坏基材。
但是，CW 光纤激光器的成本较低，通过增加平均输出功率来弥补清洁效率的缺点。但是，它会引起热效应，从而伤害基材。
因此，不同的清洗应用将需要不同的激光器型号。对于模具清洁等精确清洁，最好选择 MOPA 脉冲光纤激光器。对于一些大型钢结构、管道等，由于其体积大、散热快、对基材损伤要求低，CW光纤激光器将是一个不错的选择。JPT 拥有专门的应用实验室，拥有训练有素的工程师和用于不同应用（打标、切割、焊接等）的各种类型的设备，可以帮助客户在选择合适的激光器之前评估加工特性。
