在国内汽车轮胎制造和使用行业中,橡胶制品的轮胎模具易产生污染。常规清洗多采用机械和干冰清洗技术,这类技术不仅效率低、成本高、而且环保性能差,无法满足现代化工艺需求。与之对比激光清洗技术(LCT)因其环保、高效等优点而在工业清洗行业中备受欢迎。该论文以轮胎模具为研究对象,激光干式清洗为手段,寻找最佳工艺参数为目的,采用模型建立——仿真分析——实验验证的研究路线,最终提供一种行之有效的激光清洗工艺和在线监测方法。该论文工作主要有以下方面:(1)首先对轮胎模具污染物成因分析,针对污染物不同形式粘附力进行讨论计算,概括了激光清洗时重要光学特性,建立了激光干式清洗烧蚀热膨胀去除颗粒模型,求解了激光清洗热传导方程。使用ANSYS软件模拟了激光清洗轮胎模具时的瞬态温度分布,探究了基底表面升温规律,得出不同能量密度下的最大温度拟合关系,结合仿真数据计算出单脉冲清洗阈值和损伤阈值约为1.95J/cm2与 3.52J/cm。(2)合作搭建了一台最大平均功率为200W的自动化激光清洗样机,设计了可以应用于激光清洗过程的声波在线监测系统。该监测系统硬件集合了声电转化器、信号放大器、数据采集卡等,采用LabVIEW软件对激光清洗轮胎模具的等离子体声音信号进行波形采集和傅立叶变化(FFT)分析,通过声波监测实验确定了清洗阈值与损伤阈值为2.0J/cm2与3.40J/cm2,与模型计算值相对误差在5%内。(3)调整不同清洗工艺参数(激光平均功率、扫描速度、扫描次数)进行轮胎模具清洗正交实验。利用能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、粗糙度测量仪、硬度仪、电化学工作站等设备仪器进行清洗效果最优参数验证。结合清洗效果评价指标,得出清洗轮胎模具实验过程中最佳工艺参数为:激光平均功率40W、扫描速度1000mm/s、扫描次数5次,该参数满足清洗率高、表面形貌良好、粗糙度硬度几乎无变化等要求,并且对比之前耐腐蚀性能得到提高。通过最后实验结果可以看出激光清洗的优势所在,未来激光清洗技术势必会在模具行业中发挥越来越重要的作用。