輪對是機車車輛與鋼軌相接觸的部分，由左右兩個車輪牢固的壓裝在同一個車軸上組成。輪對的作用是保證機車車輛在鋼軌上的運行和轉(zhuǎn)向，承受來自機車車輛的全部靜、動載荷，把它傳遞給鋼軌，并將因線路不平順產(chǎn)生的載荷傳遞給機車車輛各零部件。
對于高鐵動車來說，車輪和車軸都是用沒有添加合金元素的碳素鋼制造的，而這往往會成為發(fā)生裂紋和脆性斷裂的原因，因此，高鐵在運行一段時間后都需要進行檢修。在檢修前，需要將輪軸及輪輻上的涂層徹底剝離下來，傳統(tǒng)的方法是采用鋼絲刷進行打磨，此方法雖然可剝離涂層，但是效率很低，并且作業(yè)人員勞動強度很大，還會對輪對表面造成損傷，以至于對下一步的探傷造成影響。
高鐵動車輪對圖，圖片來源于網(wǎng)絡(luò)
激光清洗技術(shù)能有效清除輪對表面漆層，但效率偏低，厚涂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，同時也為了擴大激光清洗的應(yīng)用范圍，提高清洗質(zhì)量、效率以及避免單純脈沖激光清洗的局限性，研發(fā)出新的清洗工藝：
脈沖激光和半導(dǎo)體激光復(fù)合清洗技術(shù)
激光復(fù)合清洗技術(shù)的優(yōu)點不單單是兩種激光的疊加，重點體現(xiàn)在能量的利用率遠遠大于兩種熱源的簡單相加。
激光復(fù)合清洗原理
激光復(fù)合清洗技術(shù)是激光清洗的又一新發(fā)展方向，是通過脈沖激光與半導(dǎo)體激光相互作用形成的一種增強適應(yīng)性的清洗方法，在處理基材表面附著物（污垢、氧化皮、銹斑、有機涂層等）過程中，半導(dǎo)體激光大光斑輻照附著物表面，表面吸收能量均等分布的激光產(chǎn)生熱能，使金屬材料和附著物之間形成熱膨脹壓力，降低兩者之間結(jié)合力。當(dāng)脈沖激光輸出高能激光束時，產(chǎn)生的振動沖擊波直接使結(jié)合力不強的附著物脫離金屬表面，實現(xiàn)激光快速清洗。
與其他激光器相比，半導(dǎo)體激光器光斑能量分布均勻，能夠?qū)崿F(xiàn)激光能量緩慢下降呈梯度變化，半導(dǎo)體激光器在清洗過程中作為熱傳導(dǎo)輸出，通過調(diào)節(jié)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，減小兩者之間結(jié)合力，附著物更容易脫離金屬表面，實現(xiàn)激光清洗。
激光復(fù)合清洗原理圖
實際應(yīng)用案例
為了體現(xiàn)激光復(fù)合清洗技術(shù)相對于激光清洗技術(shù)的優(yōu)勢，我們進行了輪對涂層除漆清洗測試，同時采用500W脈沖激光清洗對比300W脈沖激光搭配1500W半導(dǎo)體激光器進行清洗測試，設(shè)備和實驗樣品信息如下：
清洗要求：
1 、清洗過程中不能出現(xiàn)氧化條紋；
2、清洗一根輪對軸的時間控制在10min內(nèi)；在激光復(fù)合清洗測試之前，需要對輪對軸表面的雙組分環(huán)氧樹脂進行測厚，分別測試軸的四個區(qū)域的厚度，然后計算平均厚度，如下表所示：
針對厚度為150-250μm環(huán)氧樹脂涂層材料，我們做了如下兩組測試：
測試
1、500W脈沖激光清洗環(huán)氧樹脂涂層材料時，使用焦距為160mm的場鏡，掃描速度為6m/s，重復(fù)頻率選擇20KHz，掃描寬度為80mm，210r/min，每分鐘輪對的轉(zhuǎn)速為210轉(zhuǎn)。
500W 脈沖光纖激光器
清洗后測量了輪對正面和反面的溫度，分別為40℃和30℃，清洗效率為1.5m2/h。清洗效果圖片如下圖：
測試
2、300W搭配1500W半導(dǎo)體激光器清洗環(huán)氧樹脂涂層材料時，掃描速度為8m/s，掃描寬度為80mm，占空比為20%，調(diào)制頻率為2000Hz,半導(dǎo)體激光光束與脈沖激光光束間的間隔設(shè)置為3mm.
300W 脈沖光纖激光器
1500W 光纖輸出半導(dǎo)體激光器
清洗后測量了輪對正面和反面的溫度，分別為39℃和30℃，清洗效率為8.5m2/h。清洗效果圖片如下圖：
結(jié)論
根據(jù)測試實驗效果及數(shù)據(jù)分析，我們得出如下結(jié)論：
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1 |
300W脈沖搭配1500W半導(dǎo)體激光復(fù)合清洗在效率、效果上均能達到預(yù)定清洗的要求；
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2 |
采用脈沖激光-半導(dǎo)體激光復(fù)合清洗技術(shù)可進行較厚涂層材料清洗，快速并有效的提高清洗質(zhì)量，基材不容易造成損傷。
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在復(fù)合清洗建議采用調(diào)制模式來清洗涂層，連續(xù)模式輸入熱量過大，會造成工件的熱變形，此次測試采用調(diào)制模式進行清洗，工件表面的溫度低于45℃，這個溫度不會對軸有所影響；
在復(fù)合清洗過程中，建議采用脈沖激光與半導(dǎo)體激光光束間隔3-5mm，用以減少熱累積和提高清洗效率。
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