CN107245724A - 一种镁合金工件焊前表面激光清洗方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁合金工件焊前表面激光清洗方法，包括以下步骤：激光清洗装置的组装、位置调节和激光清洗，激光清洗时（1）设定脉冲光纤激光器的激光功率为100‑200W，脉冲宽度20‑30ns，脉冲频率20‑30KHz；采用一维振镜扫描，扫描速率3000‑4000mm/s；调整激光束扫描线宽为30mm；（2）设置机械手运动速率，使激光线光斑在工件表面的移动速率为10mm/s；（3）开启烟尘过滤系统及压缩空气供应管道上的开关；（4）开启脉冲光纤激光器，进行激光清洗，视清洗的效果进行多次来回反复清洗。通过上述方式，本发明镁合金工件焊前表面激光清洗方法，采用激光清洗方式，提高镁合金焊前表面氧化膜的清洗效率及清洗质量，清洗过程中不伤基材，改善清洗工作现场环境。
Description
技术领域
本发明涉及激光清洗技术领域，特别是涉及一种镁合金工件焊前表面激光清洗方法。
背景技术
为了防止腐蚀，镁合金均需进行氧化处理。目前采用较多的是铬化成膜方式，使镁合金工件浸渍到以铬酸或重铬酸盐等为主体的处理溶液中，使其表面形成一层氧化镁、氧化铬或铬酸盐填充的氧化膜，厚度通常为0.5～3μm，这层氧化膜非常致密，可有效保护基体不被腐蚀，但对镁合金工件的焊接却极为不利。
镁合金的熔点较低，而氧化膜熔点则很高，焊接时氧化膜会阻碍熔池的流动性，容易造成夹渣缺陷，产生未熔合、未焊透、假焊等焊接质量隐患，而且氧化膜还吸附了较多的水分，焊接时会促使焊缝生成气孔。因此，镁合金焊前必须彻底清除表面氧化膜。
常用的清洗方法有化学法和机械法。
化学法的处理工序为：（1）表面脱脂：将工件浸泡在NaOH、Na3PO4、Na2SiO3的混合溶液中，温度60-90℃，时间5-15min；（2）冲洗：使用温度50-90℃的清水冲洗合金表面，时间4-5min，后在室温下用流动冷水冲洗2-3min；（3）碱腐蚀：将工件浸泡在NaOH溶液中，温度60-65℃，时间5-6min；（4）冲洗：在流动热水中冲洗，温度50-90℃，时间2-3min，后在室温下用流动冷水冲洗2-3min；（5）铬酸中和：将工件浸泡在CrO3溶液中，室温，时间4-6min；（6）冲洗：在流动冷水中冲洗2-3min后，在流动热水中冲洗1-3min，温度50-90℃；（7）干燥：用干燥热风将工件吹干。
机械法处理工序为：采用刮刀或Φ0.15～Φ0.25mm直径的不锈钢钢丝刷从正、反面将焊缝区25～30mm内杂物及氧化膜除掉。
化学法、机械法可以有效去除镁合金表面氧化膜，但化学法工序较多，效率较低，产生的气体对人体及环境均有损害；机械法刮除会对镁合金表面造成损伤，产生表面应力，对焊接质量会有影响，同时刮除产生的粉末对人体健康也会产生危害。
上述两类清洗方法均不同程度的存在自身的问题，限制了其在镁合金表面清洗领域的大规模推广应用，在环保要求越来越严格的今天，亟需寻求一种绿色、高效的清洗方法。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种镁合金工件焊前表面激光清洗方法，简化工序，提升工作效率，避免环境污染以及对人体的危害。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种镁合金工件焊前表面激光清洗方法，包括以下步骤：
激光清洗装置的组装：采用脉冲光纤激光器、压缩空气供应管道和烟尘过滤系统，把脉冲光纤激光器的激光振镜头、压缩空气供应管道上的压缩空气喷嘴及烟尘过滤系统上的烟尘过滤系统吸嘴分别安装在机械手上，激光振镜头指向下方，压缩空气喷嘴及烟尘过滤系统吸嘴斜置在激光振镜头两侧；
位置调节：调节激光振镜头的位置，使其射出的激光束光轴与镁合金工件待清洗表面成90°的夹角，同时使激光束焦点位于镁合金工件表面；调节压缩空气喷嘴的角度，使压缩空气喷嘴指向激光束焦点位置，压缩空气喷嘴喷出的气体方向与镁合金工件成20~40°的夹角；调节烟尘过滤系统吸嘴，使烟尘过滤系统吸嘴指向激光束焦点位置，并与镁合金工件表面成30~60°的夹角；
激光清洗：
（1）设定脉冲光纤激光器的激光功率为100-200W，脉冲宽度20-30ns，脉冲频率20-30KHz；采用一维振镜扫描，扫描速率3000-4000mm/s；调整激光束扫描线宽为30mm；
（2）设置机械手运动速率，使激光线光斑在工件表面的移动速率为10mm/s；
（3）开启烟尘过滤系统及压缩空气供应管道上的开关；
（4）开启脉冲光纤激光器，进行激光清洗，视清洗的效果进行多次来回反复清洗，直至镁合金工件上焊缝处的氧化膜全部去除干净。
在本发明一个较佳实施例中，所述脉冲光纤激光器最大平均功率为200W，所述压缩空气喷嘴的空气流量为40-50L/min，所述烟尘过滤系统的功率0.75KW。
在本发明一个较佳实施例中，所述激光振镜头、压缩空气喷嘴及烟尘过滤系统吸嘴位于同一竖直平面。
在本发明一个较佳实施例中，所述竖直平面与清洗方向相平行。
在本发明一个较佳实施例中，所述激光清洗步骤中，设定脉冲光纤激光器的激光功率为150W，脉冲宽度25ns，脉冲频率25KHz，扫描速率3500mm/s。
在本发明一个较佳实施例中，所述激光清洗步骤中，设定脉冲光纤激光器的激光功率为100W，脉冲宽度20ns，脉冲频率20KHz，扫描速率3000mm/s。
在本发明一个较佳实施例中，所述激光清洗步骤中，设定脉冲光纤激光器的激光功率为200W，脉冲宽度30ns，脉冲频率30KHz，扫描速率4000mm/s。
本发明的有益效果是：本发明指出的一种镁合金工件焊前表面激光清洗方法，采用激光清洗方式，提高镁合金焊前表面氧化膜的清洗效率及清洗质量，清洗过程中不伤基材，改善清洗工作现场环境，绿色环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明一种镁合金工件焊前表面激光清洗方法一较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种镁合金工件焊前表面激光清洗方法，包括以下步骤：
激光清洗装置的组装：采用脉冲光纤激光器、压缩空气供应管道和烟尘过滤系统，把脉冲光纤激光器的激光振镜头1、压缩空气供应管道上的压缩空气喷嘴2及烟尘过滤系统上的烟尘过滤系统吸嘴3分别安装在机械手上，激光振镜头1指向下方，压缩空气喷嘴2及烟尘过滤系统吸嘴3斜置在激光振镜头1两侧，所述脉冲光纤激光器最大平均功率为200W，所述压缩空气喷嘴2的空气流量为40-50L/min，所述烟尘过滤系统的功率0.75KW；
位置调节：调节激光振镜头1的位置，使其射出的激光束光轴与镁合金工件4待清洗表面成90°的夹角，同时使激光束焦点位于镁合金工件4表面；调节压缩空气喷嘴2的角度，使压缩空气喷嘴指向激光束焦点位置，压缩空气喷嘴2喷出的气体方向与镁合金工件成20~40°的夹角；调节烟尘过滤系统吸嘴3，使烟尘过滤系统吸嘴3指向激光束焦点位置，并与镁合金工件表面成30~60°的夹角，所述激光振镜头1、压缩空气喷嘴2及烟尘过滤系统吸嘴3位于同一竖直平面，且所述竖直平面与清洗方向相平行；
激光清洗：
（1）设定脉冲光纤激光器的激光功率为100-200W，脉冲宽度20-30ns，脉冲频率20-30KHz；采用一维振镜扫描，扫描速率3000-4000mm/s；调整激光束扫描线宽为30mm；
（2）设置机械手运动速率，使激光线光斑在工件表面的移动速率为10mm/s；
（3）开启烟尘过滤系统及压缩空气供应管道上的开关；
（4）开启脉冲光纤激光器，进行激光清洗，利用激光把镁合金工件表面的氧化层剥离，同时利用压缩空气喷嘴喷出的气体把剥离的氧化层碎片吹离镁合金工件表面，避免影响激光的后续工作，确保激光工作效率，吹离的氧化层碎片利用烟尘过滤系统吸嘴吸入烟尘过滤系统，方便集中处理，确保现场工作环境的卫生和环保；
视清洗的效果进行多次来回反复清洗，直至镁合金工件上焊缝处的氧化膜全部去除干净。
实施例1：
所述激光清洗步骤中，设定脉冲光纤激光器的激光功率为150W，通常采用150 W，适用于大部分的氧化层清理，脉冲宽度25ns，脉冲频率25KHz，扫描速率3500mm/s。
实施例2：
所述激光清洗步骤中，设定脉冲光纤激光器的激光功率为100W，视氧化层厚度，适当降低脉冲光纤激光器的激光功率，降低能耗，脉冲宽度20ns，脉冲频率20KHz，扫描速率3000mm/s。
实施例3：
所述激光清洗步骤中，设定脉冲光纤激光器的激光功率为200W，开启最大功率，清洗速度快，提升工作效率，脉冲宽度30ns，脉冲频率30KHz，扫描速率4000mm/s。
综上所述，本发明指出的一种镁合金工件焊前表面激光清洗方法，减少了清洗工序，提高清洗效率，企业无需处理废液，基本无耗材损耗，绿色环保，改善了清洗工作环境，保护人体健康。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种镁合金工件焊前表面激光清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：
激光清洗装置的组装：采用脉冲光纤激光器、压缩空气供应管道和烟尘过滤系统，把脉冲光纤激光器的激光振镜头、压缩空气供应管道上的压缩空气喷嘴及烟尘过滤系统上的烟尘过滤系统吸嘴分别安装在机械手上，激光振镜头指向下方，压缩空气喷嘴及烟尘过滤系统吸嘴斜置在激光振镜头两侧；
位置调节：调节激光振镜头的位置，使其射出的激光束光轴与镁合金工件待清洗表面成90°的夹角，同时使激光束焦点位于镁合金工件表面；调节压缩空气喷嘴的角度，使压缩空气喷嘴指向激光束焦点位置，压缩空气喷嘴喷出的气体方向与镁合金工件成20~40°的夹角；调节烟尘过滤系统吸嘴，使烟尘过滤系统吸嘴指向激光束焦点位置，并与镁合金工件表面成30~60°的夹角；
激光清洗：
（1）设定脉冲光纤激光器的激光功率为100-200W，脉冲宽度20-30ns，脉冲频率20-30KHz；采用一维振镜扫描，扫描速率3000-4000mm/s；调整激光束扫描线宽为30mm；
（2）设置机械手运动速率，使激光线光斑在工件表面的移动速率为10mm/s；
（3）开启烟尘过滤系统及压缩空气供应管道上的开关；
（4）开启脉冲光纤激光器，进行激光清洗，视清洗的效果进行多次来回反复清洗，直至镁合金工件上焊缝处的氧化膜全部去除干净。
2.根据权利要求1所述的镁合金工件焊前表面激光清洗方法，其特征在于，所述脉冲光纤激光器最大平均功率为200W，所述压缩空气喷嘴的空气流量为40-50L/min，所述烟尘过滤系统的功率0.75KW。
3.根据权利要求1所述的镁合金工件焊前表面激光清洗方法，其特征在于，所述激光振镜头、压缩空气喷嘴及烟尘过滤系统吸嘴位于同一竖直平面。
4.根据权利要求3所述的镁合金工件焊前表面激光清洗方法，其特征在于，所述竖直平面与清洗方向相平行。
5.根据权利要求1所述的镁合金工件焊前表面激光清洗方法，其特征在于，所述激光清洗步骤中，设定脉冲光纤激光器的激光功率为150W，脉冲宽度25ns，脉冲频率25KHz，扫描速率3500mm/s。
6.根据权利要求1所述的镁合金工件焊前表面激光清洗方法，其特征在于，所述激光清洗步骤中，设定脉冲光纤激光器的激光功率为100W，脉冲宽度20ns，脉冲频率20KHz，扫描速率3000mm/s。
7.根据权利要求1所述的镁合金工件焊前表面激光清洗方法，其特征在于，所述激光清洗步骤中，设定脉冲光纤激光器的激光功率为200W，脉冲宽度30ns，脉冲频率30KHz，扫描速率4000mm/s。
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