CN105108346A - 一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，包括：将焊后的待加工部件放置在激光焦平面位置；沿着部件的焊缝处采用脉冲激光束对其对待加工部件的焊缝处进行扫描处理，清除焊接时产生的氧化层和飞溅物，至待加工部件的焊缝处表面光滑。本发明的不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，使用激光对不锈钢焊缝及其周边杂质进行清理，是无接触性加工，对工件无直接冲击，不会发生机械变形。由于激光加工的精度较高，只对部件的焊缝处进行加工，对非激光照射部位没有或者影响极小，可以减少人为因素对加工质量的影响，加工效率高、质量稳定可靠，且外形美观。

Description

一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺

技术领域

本发明涉及激光处理技术领域，尤其涉及一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺。

背景技术

我国铁路货车技术水平快速提升，铁路运输能力及运输效率显著提高。铁路货车使用可靠性显著提升，故障率大幅降低。这与不锈钢焊缝及其周边杂质的清理是密切相关的。不锈钢焊缝及其周边杂质的清理方法主要用于铁路货车在生产、制造、维修过程中，金属材料(包括各种钢材，尤其是不锈钢或不锈铁)焊接完成后，焊缝及其周边焊渣、氧化层和飞溅物的清理。对其周边进行清理的主要原因是在不锈钢焊接后，焊缝及周边会产生一种坚硬的氧化层，NiCr2O4和NiF二种EO4成分。焊缝及其周边的杂质多呈现灰黑色、褐色或棕黄色，与基材本体颜色差异较大，严重影响产品外观质量，并且焊接过程中产生的焊渣、飞溅等是产生腐蚀的诱因，也会使金属材料与腐蚀介质发生缓慢的化学和电化学腐蚀，存在质量隐患和安全隐患。因此，非常有必要对焊缝及其周边进行清理。

现在的清理已有机械打磨处理、喷砂(丸)法和酸洗等方法：

机械打磨处理：打磨在涂装中是用砂纸、浮石、细石粉等摩擦介质摩擦被涂物或涂膜表面。机械打磨对不锈钢周边杂质的清理，要对待修表面进行打磨处理。但在处理中虽然能够去除氧化层和杂质，但是会产生明显打磨痕迹，造成打磨表面不均匀，影响美观；对刀具(砂轮)有很大磨损，增大成本；处理过程中打磨的精度不利于控制，易损伤车身表面；不利于自动化，产业化以及大批量生产；操作过程将产生很多粉尘，影响环境卫生，工作环境恶劣。申请号为201220529707.8的专利公开了一种焊缝处理的工装，该方法是通过底座、安装板、固定装置、切削装置、调节装置连接而成的一种机械制造方法。虽然该实用新型提供的焊缝处理工装,通过将切削工具固定在工装上,并可利用调节装置实现定量和定角度切削,提高了焊缝的处理效率,减轻工人的劳动量,而且可以实现对焊缝余高及垫板的标准化切削,避免了加工质量受人工因素的影响。但是该装置本身比较复杂，在装夹过程中花费时间比较长，而且在加工过程中难免会对周边组织产生破坏，另外一些很小的、比较分散的杂质区就不好处理，加工效率就会降低。

喷砂(丸)法：用净化的压缩空气，将干砂流强烈的喷到车身焊缝表面，解间掉车身表面的氧化层等缺陷。经喷砂处理的表面可达到对杂质的清理，但是会产生喷砂痕迹，也会影响车身外观；粗糙度达不到所需要求；而且需要大型专用喷砂车间及设备；喷砂尘土大，有碍环保，危害健康；水分会使表面再度生锈。

酸洗法：一般是将金属浸渍在氢氟酸和硝酸中，酸与金属锈蚀产物发生化学作用，使黑色氧化层等变为可溶性物质，继而脱离金属表面溶入水溶液中的方法。但是酸洗法对金属有锈蚀作用，容易发生“氢脆”并影响表面光洁度；金属表面清洗后常附着水分或溶剂，容易生锈；所用的溶液对人体伤害较大，有强腐蚀性，污染环境；成本大；生产能力低，耗酸量大，金属损耗高。现在使用的酸洗钝化膏，但是黑色氧化皮较难除去。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，包括如下步骤：

步骤S01：将焊后的待加工部件置于激光的焦平面位置；

步骤S02：沿着待加工部件的焊缝处采用脉冲激光束对其对所述待加工部件的焊缝处进行激光扫描处理，清除焊接时产生的氧化层和飞溅物，至待加工部件的焊缝处表面光滑。

本发明的有益效果是：本发明的一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，使用激光对不锈钢焊缝及其周边杂质进行清理，是无接触性加工，相对于打磨的传统方法，激光加工对工件无直接冲击，不会发生机械变形。另外，由于激光加工的精度较高，只对待加工部件的焊缝处进行加工，对非激光照射部位没有或者影响极小，可以减少人为因素对加工质量的影响，加工效率高、质量稳定可靠，且外形美观。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步：所述步骤S02中，所述激光扫描处理的具体处理方式为：激光器发出的所述脉冲激光束经过多边形棱镜反射并沿着待加工部件的焊缝处进行匀速扫描处理。

进一步：所述多边形棱镜沿着x轴方向转动，放置有待加工部件的所述工作台连同所述待加工部件一同沿着y轴方向转动，且所述脉冲激光束经过多边形棱镜反射后沿着所述待加工部件的焊缝处进行面阵扫描。

上述进一步方案的有益效果是：所述多边形棱镜可以使得所述脉冲激光束的方向发生改变，通过控制所述多边形棱镜转动，并配以工作台的转动，实现所述脉冲激光束相对于所述待加工部件在x轴和圆周两个方向上移动，从而在待加工部件的焊缝处形成扫描面。

进一步：所述脉冲激光束的扫描速度为1m/s-1000m/s，且相邻两个脉冲的重合度的范围为1％-99％。

上述进一步方案的有益效果是：通过控制所述脉冲激光束的扫描速度来控制相邻两个脉冲的重合度，防止相邻两个脉冲照射在待加工部件上光斑形成间隔，从而导致待加工部件上有的部位有处理，影响待加工部件的加工质量。

进一步：所述脉冲激光束的扫描速度为10m/s-200m/s，且相邻两个脉冲的重合度的范围为10％-60％。

进一步：所述步骤S02中，所述激光扫描处理的具体处理方式为：激光器发出的所述脉冲激光束穿过振镜并沿着待加工部件的焊缝处进行扫描处理。

进一步：所述振镜包括x振镜和y振镜，所述x振镜沿着x轴方向运动，所述y振镜沿着y轴方向运动，所述脉冲激光束依次穿过x振镜和y振镜后沿着所述待加工部件的焊缝处进行面阵扫描。

上述进一步方案的有益效果是：通过所述振镜在x轴方向上和y轴方向两个方向上同时改变所述脉冲激光束的方向，从而形成扫描面。

进一步：所述脉冲激光束的扫描速度为0.1m/s-30m/s，且相邻两个脉冲的重合度的范围为1％-99％。

上述进一步方案的有益效果是：通过控制所述脉冲激光束的扫描速度来控制相邻两个脉冲的重合度，防止相邻两个脉冲照射在待加工部件上光斑形成间隔，从而导致待加工部件上有的部位有处理，影响待加工部件的加工质量。

进一步：所述脉冲激光束的扫描速度为2m/s-20m/s，且相邻两个脉冲的重合度的范围为10％-60％。

进一步：所述步骤S02中，脉冲激光束的波长为1064nm，所述脉冲激光束器的脉宽为1ns-240ns，重复频率为1000kHz。

附图说明

图1为本发明的一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺流程图，包括如下步骤：

步骤S01：将焊后的待加工部件置于激光的焦平面位置；

步骤S02：沿着待加工部件的焊缝处采用脉冲激光束对其对所述待加工部件的焊缝处进行激光扫描处理，清除焊接时产生的氧化层和飞溅物，至待加工部件的焊缝处表面光滑。

本实施例中，所述步骤S02中，所述激光扫描处理的具体处理方式为：激光器发出的所述脉冲激光束经过多边形棱镜反射并沿着待加工部件的焊缝处进行匀速扫描处理。

具体地，所述多边形棱镜沿着x轴方向转动，放置有待加工部件的所述工作台连同所述待加工部件一同沿着y轴方向转动，且所述脉冲激光束经过所述多边形棱镜反射后沿着所述待加工部件的焊缝处进行面阵扫描。所述多边形棱镜可以使得所述脉冲激光束的方向发生改变，通过控制所述多边形棱镜转动，并配以工作台的转动，实现所述脉冲激光束相对于所述待加工部件在x轴和圆周两个方向上移动，从而在待加工部件的焊缝处形成扫描面。

本实施例中，所述脉冲激光束的扫描速度为1m/s-1000m/s，且相邻两个脉冲的重合度的范围为1％-99％。通过控制所述脉冲激光束的扫描速度来控制相邻两个脉冲的重合度，防止相邻两个脉冲照射在待加工部件上光斑形成间隔，从而导致待加工部件上有的部位漏处理，影响待加工部件的加工质量。

优选地，所述脉冲激光束的扫描速度为10m/s-200m/s，且相邻两个脉冲的重合度的范围为10％-60％。当相邻两个脉冲的重合度在上述范围内时，前一束激光扫描过后留下的余热可以对后一束激光扫描时形成温度基础，如此循环下去，就会形成较好的加工效果，并且节约能源。这里，需要指出的是，当相邻两个脉冲的重合度的范围偏大时，那么所述脉冲激光束的扫描速度变小，这样会使得前一束激光扫描过后留下的余热过高，导致待加工部件的焊缝处过度受热，加工深度过深，不仅浪费能源，还会降低加工效率；当相邻两个脉冲的重合度的范围偏小时，那么所述脉冲激光束的扫描速度边变大，这样虽然加工效率提高了，也能节约能源，但是前一束激光扫描过后留下的余热不足，甚至很快冷却，没有对后一束激光扫描时形成温度基础，加工深度不足，加工效果较差。

本实施例中，所述步骤S02中，所述激光扫描处理的具体处理方式还可以为：激光器发出的所述脉冲激光束穿过振镜并沿着待加工部件的焊缝处进行扫描处理。

具体地，所述振镜包括x振镜和y振镜，所述x振镜沿着x轴方向运动，所述y振镜沿着y轴方向运动，所述脉冲激光束依次穿过x振镜和y振镜后会将x轴方向的偏移和y轴方向上的偏移合成，从而形成对所述待加工部件的焊缝处进行面阵扫描处理。通过所述振镜在x轴方向上和y轴方向两个方向上同时改变所述脉冲激光束的方向，从而形成扫描面。

本实施例中，所述脉冲激光束的扫描速度为0.1m/s-30m/s，且相邻两个脉冲的重合度的范围为1％-99％。通过控制所述脉冲激光束的扫描速度来控制相邻两个脉冲的重合度，防止相邻两个脉冲照射在待加工部件上光斑形成间隔，从而导致待加工部件上有的部位有处理，影响待加工部件的加工质量。

优选地，所述脉冲激光束的扫描速度为2m/s-20m/s，且相邻两个脉冲的重合度的范围为10％-60％。这里，相邻两个脉冲的重合度的范围在上述部分已进行分析，这里不再赘述。

本实施例中，所述步骤S02中，脉冲激光束的波长为1064nm，所述脉冲激光束器的脉宽为1ns-240ns，重复频率为1000kHz。

本发明的一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，使用激光对不锈钢焊缝及其周边杂质进行清理，是无接触性加工，相对于打磨的传统方法，激光加工对工件无直接冲击，不会发生机械变形。另外，由于激光加工的精度较高，只对待加工部件的焊缝处进行加工，对非激光照射部位没有或者影响极小，可以减少人为因素对加工质量的影响，加工效率高、质量稳定可靠，且外形美观。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S01：将焊后的待加工部件置于激光的焦平面位置；

步骤S02：沿着待加工部件的焊缝处采用脉冲激光束对其对所述待加工部件的焊缝处进行激光扫描处理，清除焊接时产生的氧化层和飞溅物，至待加工部件的焊缝处表面光滑。

2.根据权利要求1所述一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，其特征在于：所述步骤S02中，所述激光扫描处理的具体处理方式为：激光器发出的所述脉冲激光束经过多边形棱镜反射并沿着待加工部件的焊缝处进行匀速扫描处理。

3.根据权利要求2所述一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，其特征在于：所述多边形棱镜沿着x轴方向转动，放置有待加工部件的所述工作台连同所述待加工部件一同沿着y轴方向转动，且所述脉冲激光束经过多边形棱镜反射后沿着所述待加工部件的焊缝处进行面阵扫描。

4.根据权利要求2或3所述一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，其特征在于：所述脉冲激光束的扫描速度为1m/s-1000m/s，且相邻两个脉冲的重合度的范围为1％-99％。

5.根据权利要求4所述一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，其特征在于：所述脉冲激光束的扫描速度为10m/s-200m/s，且相邻两个脉冲的重合度的范围为10％-60％。

6.根据权利要求1所述一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，其特征在于：所述步骤S02中，所述激光扫描处理的具体处理方式为：激光器发出的所述脉冲激光束穿过振镜并沿着待加工部件的焊缝处进行扫描处理。

7.根据权利要求6所述一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，其特征在于：所述振镜包括x振镜和y振镜，所述x振镜沿着x轴方向运动，所述y振镜沿着y轴方向运动，所述脉冲激光束依次穿过x振镜和y振镜后沿着所述待加工部件的焊缝处进行面阵扫描。

8.根据权利要求6所述一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，其特征在于：所述脉冲激光束的扫描速度为0.1m/s-30m/s，且相邻两个脉冲的重合度的范围为1％-99％。

9.根据权利要求8所述一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，其特征在于：所述脉冲激光束的扫描速度为2m/s-20m/s，且相邻两个脉冲的重合度的范围为10％-60％。

10.根据权利要求1至9任一项所述一种不锈钢焊缝及周边杂质的处理工艺，其特征在于：所述步骤S02中，脉冲激光束的波长为1064nm，所述脉冲激光束器的脉宽为1ns-240ns，重复频率为1000kHz。