CN101332541B - 一种金属表面的短脉冲激光清洗方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种金属表面的短脉冲激光清洗方法，它是利用激光的散焦光斑辐照的圆形搭接方式对金属表面的待清洗位置进行大面积的的清洗，其特征在于：(1)采用短脉冲激光进行清洗，激光脉冲宽度小于100ns，峰值功率密度100MW/cm2以上；(2)处理端面时，需要对端面及相邻的上下表面区域进行清洗，激光与板材上表面呈45°-60°的夹角入射，激光光斑一部分投影到端面，一部分投影到上表面，本发明专利主要针对钛合金、铝合金等焊前清洗表面薄薄一层氧化膜的要求，能够获得比常规激光清洗更高的表面质量，同时比酸洗更快的处理流程，适合激光加工的快速处理，对加工生产线的快速流程具有很好的参考价值，适用性广。

Description

一种金属表面的短脉冲激光清洗方法
技术领域
本发明是一种金属表面的短脉冲激光清洗方法，属于激光加工技术。
背景技术
钛合金、铝合金等材料在焊接、修复等热工艺前需要清洗加工面的氧化膜，以防止由于表面氧化物或其它杂质引起的气孔、氢脆等缺陷。目前的酸洗工艺需要在酸洗池进行，对板材焊接时，焊接区域仅是端面部位，但需要对整个结构进行清洗；在对钛合金结构进行修复时，对修复部位的清理往往也存在难度。
目前用于除漆、除锈的激光清洗技术采用的是连续激光或者脉冲宽度大于1us的脉冲激光，激光器的功率较高，一般为500W以上，清洗的对象为漆层、生锈层等与基材明显不同的材料，对表面质量要求特别是成分要求不是很高，因此能获得很高的清洗效率。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种金属表面的短脉冲激光清洗方法，它是利用短脉冲激光作用于金属表面，通过材料的汽化作用清理金属表层的氧化膜等杂质的激光清洗方法。本发明技术方案主要针对钛合金、铝合金等焊前清洗的要求，能够获得比常规激光清洗更高的表面质量，同时比酸洗更快的处理流程，适合激光加工的快速处理，对加工生产线的快速流程具有很好的参考价值，适用性广。
本发明的目的是通过以下措施来实现的：
该种金属表面的短脉冲激光清洗方法，它是利用激光的散焦光斑辐照的圆形或其它形状搭接方式对金属表面的待清洗位置进行大面积的清洗，可以在大气环境下，也可以根据需要将金属面置于真空环境或氩气等保护气氛下，其特征在于：
(1)采用短脉冲激光进行清洗，激光脉冲宽度小于100ns，峰值功率密度100MW/cm2以上；
(2)处理端面时，需要对端面及相邻的上下表面区域进行清洗，激光与板材上表面呈45°-60°的夹角入射，激光光斑投影到端面边缘时，一部分投影到端面，一部分投影到上表面，之后按上述方法处理下表面和端面。
附图说明
图1是本发明大面积清洗时光斑搭接方式
图2是本发明激光对端面的清洗方式
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
参见附图1～2所示，在钛合金、铝合金表面利用短脉冲激光的散焦光斑1辐照在待清洗位置，待清洗位置为条带分布时，利用圆形光斑搭接方式实现大面积的清洗，在激光与材料作用时，为防止金属表面在空气环境下的少量氧化，可以将金属面置于真空环境或氩气等保护气氛下，其特征在于，
(1)采用短脉冲激光并使用保护气氛进行激光清洗：激光脉冲小于20ns，具体采用8～15ns，峰值功率密度100MW/cm2以上，当此短脉冲激光作用在金属表面上时，激光与材料主要产生汽化效应，另外氧化膜在激光作用更容易吸收激光能量。根据金属材料表面状态选择合适的功率密度，金属表面被脉冲激光辐照后露出金属的亮色为基准，当一个光斑不能覆盖需要处理的区域时，采用光斑搭接方式实现。在激光清洗金属表面时，为防止金属表面在空气环境下的少量氧化，可以将金属面置于真空环境或氩气等保护气氛下。
(2)采用双面倾斜激光入射方式处理端面：在激光清洗板材的端面时，需要对端面及相邻的上下表面区域进行清洗，采用激光2与板材上表面呈45°-60°的夹角入射，激光光斑一部分投影到端面，一部分投影到上表面，然后通过光斑搭接处理上表面和端面；上表面处理完后按照同样的方法处理下表面和再次处理端面。
本发明专利主要针对钛合金、铝合金等焊前清洗表面薄薄一层氧化膜的要求，能够获得比常规激光清洗更高的表面质量，同时比酸洗更快的处理流程，适合激光加工的快速处理，对加工生产线的快速流程具有很好的参考价值，适用性广。

Claims (2)

1.一种金属表面的短脉冲激光清洗方法，它是利用激光的散焦光斑(1)辐照的圆形搭接方式对金属表面的待清洗位置进行大面积的清洗，同时将金属面置于真空环境或氩气保护气氛下，其特征在于：
(1)采用短脉冲激光进行清洗，激光脉冲宽度小于100ns，峰值功率密度100MW/cm2以上；
(2)处理端面时，需要对端面及相邻的上下表面区域进行清洗，激光(2)与板材上表面呈45°-60°的夹角入射，激光光斑投影到端面边缘时，一部分投影到端面，一部分投影到上表面，之后按上述方法处理下表面和端面。
2.根据权利要求1所述的金属表面的短脉冲激光清洗方法，其特征在于：激光脉冲宽度为8～15ns。
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