摘要

干冰喷射是一种相对较新的清洁和去除涂层的方法，其中该方法的特点是喷射介质的特性。在-78.5°C的温度下，所使用的二氧化碳是坚固且可延展的，在喷砂过程中几乎达到声速，并且当它撞击涂层时完全升华。除去层之后，清洁最常见的干冰喷射应用。在除去层的过程中干冰喷射过程的特殊优点是不存在喷砂剂残留物并且不会损坏基底材料如金属，因为干冰喷射没有研磨效果。除了由于结构材料和涂层之间的近表面冷却导致的高温差而起作用的颗粒诱导应力的动能之外，相关的Abtragmechanismen。该过程的这些特殊特征和相关的益处导致该过程已经在某些领域建立。迄今为止，关于消融机制和材料特性之间相互作用的基础知识的不充分传播一直是该技术进一步传播的障碍。在由DFG资助的研究项目中，对过程机制的详细描述因此扩展了应用范围并提高了过程效率。为了监测过程并评估表面状况或剥离质量，使用声发射分析。由于干冰颗粒对待去除层和基础材料的不同冲击行为，这使得能够进行受控剥离或有针对性的再加工。由于在兆赫的非常高的采样率范围可以通过成熟进行分析存在的噪音排放的定位，从而Entschichtungszustandes到部件表面的分配。使用多个传感器为了提高去除率，干冰喷射可以与激光相结合。一方面，由激光束引入的热能增加了热冲击效应，另一方面，经常导致材料的弱化。如果干冰质量流被中断，则激光器的自动关闭是必要的，否则会过热并且因此可能发生对部件的损坏。因此，干冰喷嘴上的附加传感器允许控制干冰质量流量以及干冰质量。

1. 简介

干冰喷射是一种相对较新的清洁和消融过程。 该过程的特征在于喷射介质的特性。 使用的固体二氧化碳在爆破过程中具有延展性和升华性。 该过程的这些特殊特征和相关的益处导致该过程已经在某些领域建立。 到目前为止，对消融机制和材料特性之间相互作用的了解不足阻碍了该技术的进一步普及，迄今为止这种技术已经排除了系统化的方法。

在声发射分析的帮助下，可以显示两种不同类型的过程监测是可能的。一方面，直接适应喷射喷嘴的传感器能够检测颗粒与喷射喷嘴内轮廓的碰撞。这允许监测干冰质量流量，这对于自动化工厂操作尤其重要。此外，该分析方法可用于评估喷嘴质量，因为在许多碰撞中，颗粒的动能减小，因此去除速率降低。过程监控的另一种可能性是使用放置在工件上的四个声发射换能器。通过评估颗粒撞击时信号之间的渡越时间差异，可以定位它们。除了确定用于评估去除状态的事件的强度和频率之外，还可以实现位置的分配。

1.1干冰喷射原理干冰是固体形式的二氧化碳（CO2）。 商业上，CO 2也称为碳酸。 压力和温度决定了碳酸的物质状态（固态，液态或气态）（图1）。 术语“干燥”是指在不熔化的标准条件（0.1013MPa）下直接升华的性质。 二氧化碳的三相点处于压力p = 0.516MPa和温度T = 216.6K。对于较小的温度和压力值，没有液相。 在标准压力（0.1013MPa）下，干冰的温度为T = 194.65K [1]。

当干冰丸粒的形式爆破固体二氧化碳被引入到用干冰喷砂植物的辅助压缩空气的射流，在加速拉瓦尔喷管并投射到待清洁表面或除去。传统的抛丸机可以在高达1.6MPa的压力下操作。文献中已知的作用机制如图1所示。除了作用在沉淀引起的应力的动能由于部件表面和干冰之间的高温度差，相关Abtragmechanismen是。颗粒的动能可直接受喷射压力和喷嘴几何形状的影响。然而，射流压力不能完全进一步增加，因为上述p值= 0.516兆帕的三相点，固体二氧化碳通入液相，因此颗粒尺寸减小在传送的持续时间。然而，为了提高过程效率，可以产生热影响。特别是，高品质的涂层，如许多粉末涂料可以用干冰仅在低移除速率爆破被去除。对于一些有机和众多的陶瓷或金属层，干冰喷射不能去除[2]。通过激光支撑干冰喷射与热源，例如产生的，首先，除去率通常显着地增加，但在其它应用中的材料的额外的加热仅允许除去[3]