CN106363299A - 一种超高功率的激光退镀设备及其退镀方法 - Google Patents

一种超高功率的激光退镀设备及其退镀方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种超高功率的激光退镀设备及其退镀方法。该设备激光器、工业机器人、退镀机床及控制台；工业机器人夹持住激光器，激光器在工业机器人上空间移动；退镀机床夹持待退镀工件并带动待退镀工件做二维或三维运动；控制台分别与激光器、工业机器人和退镀机床连接用于控制激光器、工业机器人和退镀机床工作。使用该设备退镀的主要步骤是：1)将待退镀工件安装在退镀机床上，激光器安装在工业机器人上；2)确定光斑搭接方式；3)退镀处理；通过本发明不仅能避免化学和电化学退镀所带来的环境污染问题，同时工作效率更高，可大幅度提高电镀层退镀效率。

Description

一种超高功率的激光退镀设备及其退镀方法
技术领域
本发明属于激光表面处理领域，特别涉及一种超高功率的激光退镀设备及其退镀方法。
背景技术
在金属加工过程中，为了满足金属在特定条件下的服役，常常会在金属表面电镀一层金属镀层，例如镀铬、镀锌等。在电镀过程中往往会产生不合格的镀层，对于这些工件一般需要将不合格的镀层退除并重新进行镀层处理。传统的退镀方法是将退镀工作浸泡在电解液中通过电化学溶解的方法进行镀层的去除，这种方法不但效率低，而且使用的电解液往往会腐蚀金属基体。另外，该方法使用的电解液通常以高浓度酸为主要成分。由于高浓度酸具有强氧化性，退镀时，酸会与金属反应产在大量烟雾，这些烟雾不量会污染环境而且对操作人员的健康会造成严重伤害。因此，亟待开发一种新型的电镀层退除技术来替代传统方法。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提供了一种能避免化学和电化学退镀所带来的环境污染问题，同时工作效率更高，可大幅度提高电镀层退镀效率的超高功率的激光退镀设备及其退镀方法。
本发明采用的技术方案是：
本发明提供了一种超高功率的激光退镀设备，包括激光器、工业机器人、退镀机床、控制台及冷却水机组；
所述工业机器人夹持住激光器，激光器在工业机器人上空间移动；所述退镀机床夹持待退镀工件并带动待退镀工件做二维或三维运动；所述控制台分别与激光器、工业机器人和退镀机床连接用于控制激光器、工业机器人和退镀机床工作。
所述冷却水机组用于退镀过程中超高功率激光器的冷却。述激光器内设置冷却水通道；冷却水机组包括冷却水进水管、冷却水出水管、过滤器以及冷却水储箱；
冷却水出水管的出水端与冷却水通道进水端连通；冷却水出水管的进水端与过滤器的出水端连通；过滤器的进水端与冷却水储箱连通；冷却水进水管的进水端与冷却水通道出水端相连通；冷却水进水管的出水端与冷却水储箱连通。
上述激光器由光纤脉冲激光器作为激光光源，且光纤脉冲激光器的平均功率大于1000W，脉冲宽度小于200ns，峰值功率密度大于6370MW/cm2。
根据上述设备的描述，现对该设备的退镀方法进行描述，该方法包括以下步骤：
1)将待退镀工件安装在退镀机床上，激光器安装在工业机器人上；
2)确定光斑搭接方式
根据待退镀工件的退镀区域形状选择适合的光斑搭接方式对工件进行退镀处理；
A：待退镀工件的退镀区域为平面时，则控制台控制工业机器人带动激光器做平面移动，退镀机床不动或控制台控制退镀机床带动待退镀工件做平面移动，工业机器人不动的方式进行光斑搭接；
B：待退镀工件的退镀区域为斜面或槽面，则控制台控制工业机器人带动激光器倾斜，对退镀区域进行光斑搭接；
C：待退镀工件的退镀区域为曲面，则控制台同时控制工业机器人和退镀机床带动激光器和待退镀工件同时移动，对退镀区域进行光斑搭接；
3)退镀处理；
激光器的脉冲激光作用在待退镀工件的表面，激光与镀层产生汽化效应，脉冲激光将待退镀工件表面的镀层汽化去除。
上述步骤3)中冷却水机组通过水循环对激光器进行冷却处理，确保激光器处在正常工作温度。
本发明的优点在于：
1、本发明提供了一种清洁环保的新型退镀设备及退镀方法；该设备解决了目前工业中电化学或化学退镀带来的环境污染问题，并且超高功率的激光器峰值功率密度大于6370MW/cm2，极大的提升了激光退镀的效率，节约了生产成本，为电镀行业建立环保、高效的清洁生产提供了技术支持。
2、本发明采用冷却水机组，确保了超高功率的激光器在工作过程中的稳定性，保证了退镀工作的正常进行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为冷却水机组的结构示意图。
1-激光器、2-工业机器人、3-退镀机床、4-控制台、5-冷却水机组、6-冷却水储箱、7-过滤器、8-冷却水出水管、9-冷却水进水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的阐述；图1是根据本发明的实施例一种超高功率的激光退镀设备的示意图。
如图1所示，该设备包括激光器1、工业机器人2、退镀机床3、控制台4和冷却水机组5；
激光器1由功率大于1000W的光纤脉冲激光器作为激光光源对电镀层时行退镀处理，其脉冲宽度小于200ns，具体采用100-150ns，峰值功率密度可达6370MW/cm2以上；工业机器人2用来夹持激光器1，实现激光器的空间移动；退镀机床3主要用来夹持待退镀工件并实现工件的二维或三维运动；控制台4可实现工业机器人2和退镀机床3的自动控制；冷却水机组5用于退镀过程中超高功率激光器的冷却。
本实施例中工业机器人为6轴机械手臂，最大活动半径为2146mm。
本实施例中退镀机床由旋转卡盘、中心架、平面运动机构组成；旋转卡盘和中心架用于安装夹持轴类工件，平面运动机构用于安装夹持板类或其它非轴类工件。
还需要说明的是，对功率高的激光器来说，激光器内部都设置有冷却水通道；
如图2所示，冷却水机组5包括冷却水进水管9、冷却水出水管8、过滤器7以及冷却水储箱6；
冷却水出水管8的出水端与冷却水通道进水端连通；冷却水出水管8的进水端与过滤器7的出水端连通；过滤器7的进水端与冷却水储箱6连通；冷却水进水管9的进水端与冷却水通道出水端相连通；冷却水进水管9的出水端与冷却水储箱6连通。
激光退镀的基本原理是；超高功率的脉冲激光器发出的激光能量作用在工件表面时，激光与镀层主要产生汽化效应，高能量的脉冲激光将金属镀层快速汽化去除从而实现退镀的目的；激光光斑不能覆盖退镀的整个区域时，需要采用光斑搭接的方式来实现整个区域面积的退镀。
通过该设备结构的描述，现对该设备的退镀方法进行描述，具体步骤如下：
1)将待退镀工件安装在退镀机床上，激光器安装在工业机器人上；
2)确定光斑搭接方式
根据待退镀工件的退镀区域形状选择适合的光斑搭接方式对工件进行退镀处理；
A：待退镀工件的退镀区域为平面时，则控制台控制工业机器人带动激光器做平面移动，退镀机床不动或控制台控制退镀机床带动待退镀工件做平面移动，工业机器人不动的方式进行光斑搭接；
B：待退镀工件的退镀区域为斜面或槽面，则控制台控制工业机器人带动激光器倾斜，对退镀区域进行光斑搭接；
C：待退镀工件的退镀区域为曲面，则控制台同时控制工业机器人和退镀机床带动激光器和待退镀工件同时移动，对退镀区域进行光斑搭接；
3)退镀处理；
激光器的脉冲激光作用在待退镀工件的表面，激光与镀层产生汽化效应，脉冲激光将待退镀工件表面的镀层汽化去除。
另外还需要说明的是：上述步骤3)退镀处理中冷却水机组通过水循环对激光器进行冷却处理，确保激光器处在正常工作温度。

Claims (6)

1.一种超高功率的激光退镀设备，其特征在于：包括激光器、工业机器人、退镀机床及控制台；
所述工业机器人夹持住激光器，激光器在工业机器人上空间移动；所述退镀机床夹持待退镀工件并带动待退镀工件做二维或三维运动；所述控制台分别与激光器、工业机器人和退镀机床连接用于控制激光器、工业机器人和退镀机床工作。
2.根据权利要求1所述的超高功率的激光退镀设备，其特征在于：还包括冷却水机组；所述冷却水机组用于退镀过程中超高功率激光器的冷却。
3.根据权利要求2所述的超高功率的激光退镀设备，其特征在于：所述激光器内设置冷却水通道；冷却水机组包括冷却水进水管、冷却水出水管、过滤器以及冷却水储箱；
冷却水出水管的出水端与冷却水通道进水端连通；冷却水出水管的进水端与过滤器的出水端连通；过滤器的进水端与冷却水储箱连通；冷却水进水管的进水端与冷却水通道出水端相连通；冷却水进水管的出水端与冷却水储箱连通。
4.根据权利要求3所述的超高功率的激光退镀设备，其特征在于：激光器由光纤脉冲激光器作为激光光源，且光纤脉冲激光器的平均功率大于1000W，脉冲宽度小于200ns，峰值功率密度大于6370MW/cm2。
5.一种基于权利要求4所述的超高功率的激光退镀设备的退镀方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将待退镀工件安装在退镀机床上，激光器安装在工业机器人上；
2)确定光斑搭接方式
根据待退镀工件的退镀区域形状选择适合的光斑搭接方式对工件进行退镀处理；
A：待退镀工件的退镀区域为平面时，则控制台控制工业机器人带动激光器做平面移动，退镀机床不动或控制台控制退镀机床带动待退镀工件做平面移动，工业机器人不动的方式进行光斑搭接；
B：待退镀工件的退镀区域为斜面或槽面，则控制台控制工业机器人带动激光器倾斜，对退镀区域进行光斑搭接；
C：待退镀工件的退镀区域为曲面，则控制台同时控制工业机器人和退镀机床带动激光器和待退镀工件同时移动，对退镀区域进行光斑搭接；
3)退镀处理；
激光器发出的高能量脉冲激光作用在待退镀工件的表面，激光与镀层产生汽化效应，高能量脉冲激光将待退镀工件表面的镀层汽化去除。
6.根据权利要求5所述的的超高功率的激光退镀设备的退镀方法，其特征在于：所述步骤3)中冷却水机组通过水循环对激光器进行冷却处理，确保激光器处在正常工作温度。
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