CN108838545A - 一种便携式半导体激光对金属表面的除锈装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式半导体激光对金属表面的除锈装置,包括激光金属表面除锈装置本体、激光除锈头机构，在激光金属表面除锈装置本体上设有综合控制机台、激光传导光纤、激光除锈头支架、激光除锈头机构、激光器、手柄、焦点固定器、隔离器、振镜X、振镜Y、光纤接头、f‑θ矫正镜、调节手轮、电源接口、扩束器、电源指示器、散热风扇、调节面板、聚焦镜头，采用该激光金属表面除锈装置本体除锈后的金属表面的耐腐蚀性得到明显的提升，为传统除锈方式的三倍，而且除锈的效率有很大的提高，而且采用激光除锈，对产品本身的性能没有影响，随着激光脉冲频率的提高，处理过的金属表面的粗糙程度也随之下降，对金属表面的处理工艺有所提高。

Description

一种便携式半导体激光对金属表面的除锈装置
技术领域
本发明涉及激光除锈技术领域，具体涉及一种便携式半导体激光对金属表面的除锈装置。
背景技术
在金属生产、工程建筑、船舶制造等与金属使用密切相关的行业，有效地去除金属锈蚀层一直是大家关注的难题。特别是在一些特殊表面如钢管内壁，除锈难度较大。但在很多工程应用中，这些特殊表面又是决定器件或设备使用寿命的关键因素之一。传统的除锈方法包括机械除锈法、化学除锈法、喷砂除锈法、高压水射流除锈法等。因为化学除锈法对金属产生伤害且易对环境造成影响等；高压水射流除锈设备价格昂贵，需耗费大量的水，表面需及时进行二次处理以防止再度生锈等；喷砂除锈法劳动强度大，只能离线清洗，难以清洗特殊形状的工件等。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种采用激光除锈，对产品本身的性能没有影响，随着激光脉冲频率的提高，处理过的金属表面的粗糙程度也随之下降，对金属表面的处理工艺有所提高的一种便携式半导体激光对金属表面的除锈装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种便携式半导体激光对金属表面的除锈装置,包括激光金属表面除锈装置本体、激光除锈头机构，所述激光金属表面除锈装置本体上设有综合控制机台，所述综合控制机台的上方中央设有激光除锈头支架，激光除锈头支架的上方中间设有凹槽，所述激光除锈头支架上设有激光除锈头机构，所述激光除锈头机构与综合控制机台之间设有激光传导光纤，激光传导光纤的一端与综合控制机台连接，激光传告光纤的另一端与激光除锈头机构连接。
优选的，所述激光除锈头机构上设有手柄，所述手柄的中央设有隔离器，所述手柄的一端端头设有光纤接头，所述隔离器的一侧设有扩束器，扩束器安装在手柄的内部，所述手柄的另一端端头设有振镜X与振镜Y，振镜X与振镜Y相互垂直安装，所述振镜X的正下方设有f-θ矫正镜，f-θ矫正镜成平顶圆锥状，f-θ矫正镜的焦距为160mm，所述f-θ矫正镜的正下方设有聚焦镜头，所述聚焦镜头的外部侧壁上设有调节手轮，所述调节手轮的下方设有焦点固定器。
优选的，所述综合控制机台的内部设有激光器，主控制器与电瓶，所述激光器的一端与激光传导光纤连接，激光器的一个连接端通过数据线与主控制器连接，所述综合控制机台的正侧面靠近底部设有散热风扇，散热器通过导线与电瓶连接，所述综合控制机台的右侧靠近底部设有电源接口，电源接口与电瓶通过导线连接，综合控制机台的上方激光除锈头支架的一侧设有电源指示器与调节面板。
优选的，所述激光器的脉冲激光频率为60KHz，扫描速度为800mm/s，激光器的平均功率为19.5W。
优选的，所述激光金属表面除锈装置本体产生的激光辐射在材料的表面，材料对激光功率的吸收遵循玻意耳定律：
I(z)＝IO(1-Rλ)exp(-αz)
式子中I(z)为距表面z处的单位体积材料吸收的激光吸收的激光功率度；IO为材料表面吸收激光功率密度；(1-Rλ)为材料的吸收率；α为材料的吸收系数，锈层表面吸收激光能量后迅速升温，表面升高的温度T为：
式子中A为锈层对激光的吸收率；I为激光功率密度；K为热导率；k为热扩散率；ρ为密度；C为比热；t为激光脉冲宽度。
本发明的有益效果是:
采用该激光金属表面除锈装置本体除锈后的金属表面的耐腐蚀性得到明显的提升，为传统除锈方式的三倍，而且除锈的效率有很大的提高，而且采用激光除锈，对产品本身的性能没有影响，随着激光脉冲频率的提高，处理过的金属表面的粗糙程度也随之下降，对金属表面的处理工艺有所提高。
附图说明
以下结合附图进一步说明本发明：
图1为为本发明激光金属表面除锈装置本体结构示意图；
图2为本发明激光除锈头机构示意图。
图中：1、激光金属表面除锈装置本体；2、综合控制机台；3、激光传导光纤；4、激光除锈头支架；5、激光除锈头机构；6、激光器；7、手柄；8、焦点固定器；9、隔离器；10、振镜X；11、振镜Y；12、光纤接头；13、f-θ矫正镜；14、调节手轮；15、电源接口；16、扩束器；17、电源指示器；18、散热风扇；19、调节面板；20、聚焦镜头。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参照图1或图2,本发明提供一种技术方案：一种便携式半导体激光对金属表面的除锈装置,包括激光金属表面除锈装置本体1、激光除锈头机构5，激光金属表面除锈装置本体1上设有综合控制机台2，综合控制机台2的上方中央设有激光除锈头支架4，激光除锈头支架4的上方中间设有凹槽，激光除锈头支架4上设有激光除锈头机构5，激光除锈头机构5上设有手柄7，手柄7的中央设有隔离器9，手柄7的一端端头设有光纤接头12，隔离器9的一侧设有扩束器16，扩束器16安装在手柄7的内部，手柄7的另一端端头设有振镜X10与振镜Y11，振镜X10与振镜Y11相互垂直安装，振镜X10的正下方设有f-θ矫正镜13，f-θ矫正镜13成平顶圆锥状，f-θ矫正镜13的焦距为160mm，f-θ矫正镜13的正下方设有聚焦镜头20，聚焦镜头20的外部侧壁上设有调节手轮14，调节手轮14的下方设有焦点固定器8。
激光除锈头机构5与综合控制机台2之间设有激光传导光纤3，激光传导光纤3的一端与综合控制机台2连接，综合控制机台2的内部设有激光器6，主控制器与电瓶，激光器6的脉冲激光频率为60KHz，扫描速度为800mm/s，激光器的平均功率为19.5W，激光器6的一端与激光传导光纤3连接，激光器6的一个连接端通过数据线与主控制器连接，综合控制机台2的正侧面靠近底部设有散热风扇18，散热器18通过导线与电瓶连接，综合控制机台2的右侧靠近底部设有电源接口15，电源接口15与电瓶通过导线连接，综合控制机台2的上方激光除锈头支架4的一侧设有电源指示器17与调节面板19，激光传告光纤3的另一端与激光除锈头机构5连接。
激光金属表面除锈装置本体1产生的激光辐射在材料的表面，材料对激光功率的吸收遵循玻意耳定律：
I(z)＝IO(1-Rλ)exp(-αz)
式子中I(z)为距表面z处的单位体积材料吸收的激光吸收的激光功率度；IO为材料表面吸收激光功率密度；(1-Rλ)为材料的吸收率；α为材料的吸收系数，锈层表面吸收激光能量后迅速升温，表面升高的温度T为：
式子中A为锈层对激光的吸收率；I为激光功率密度；K为热导率；k为热扩散率；ρ为密度；C为比热；t为激光脉冲宽度。
采用该激光金属表面除锈装置本体除锈后的金属表面的耐腐蚀性得到明显的提升，为传统除锈方式的三倍，而且除锈的效率有很大的提高，而且采用激光除锈，对产品本身的性能没有影响，随着激光脉冲频率的提高，处理过的金属表面的粗糙程度也随之下降，对金属表面的处理工艺有所提高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (5)

1.一种一种便携式半导体激光对金属表面的除锈装置,包括激光金属表面除锈装置本体(1)、激光除锈头机构(5)，其特征在于：所述激光金属表面除锈装置本体(1)上设有综合控制机台(2)，所述综合控制机台(2)的上方中央设有激光除锈头支架(4)，激光除锈头支架(4)的上方中间设有凹槽，所述激光除锈头支架(4)上设有激光除锈头机构(5)，所述激光除锈头机构(5)与综合控制机台(2)之间设有激光传导光纤(3)，激光传导光纤(3)的一端与综合控制机台(2)连接，激光传告光纤(3)的另一端与激光除锈头机构(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种便携式半导体激光对金属表面的除锈装置，其特征在于：所述激光除锈头机构(5)上设有手柄(7)，所述手柄(7)的中央设有隔离器(9)，所述手柄(7)的一端端头设有光纤接头(12)，所述隔离器(9)的一侧设有扩束器(16)，扩束器(16)安装在手柄(7)的内部，所述手柄(7)的另一端端头设有振镜X(10)与振镜Y(11)，振镜X(10)与振镜Y(11)相互垂直安装，所述振镜X(10)的正下方设有f-θ矫正镜(13)，f-θ矫正镜(13)成平顶圆锥状，f-θ矫正镜(13)的焦距为160mm，所述f-θ矫正镜(13)的正下方设有聚焦镜头(20)，所述聚焦镜头(20)的外部侧壁上设有调节手轮(14)，所述调节手轮(14)的下方设有焦点固定器(8)。
3.根据权利要求1所述的一种便携式半导体激光对金属表面的除锈装置，其特征在于：所述综合控制机台(2)的内部设有激光器(6)，主控制器与电瓶，所述激光器(6)的一端与激光传导光纤(3)连接，激光器(6)的一个连接端通过数据线与主控制器连接，所述综合控制机台(2)的正侧面靠近底部设有散热风扇(18)，散热器(18)通过导线与电瓶连接，所述综合控制机台(2)的右侧靠近底部设有电源接口(15)，电源接口(15)与电瓶通过导线连接，综合控制机台(2)的上方激光除锈头支架(4)的一侧设有电源指示器(17)与调节面板(19)。
4.根据权利要求3所述的一种便携式半导体激光对金属表面的除锈装置，其特征在于：所述激光器(6)的脉冲激光频率为60KHz，扫描速度为800mm/s，激光器的平均功率为19.5W。
5.根据权利要求1所述的一种便携式半导体激光对金属表面的除锈装置，其特征在于：所述激光金属表面除锈装置本体(1)产生的激光辐射在材料的表面，材料对激光功率的吸收遵循玻意耳定律：
I(z)＝IO(1-Rλ)exp(-αz)
式子中I(z)为距表面z处的单位体积材料吸收的激光吸收的激光功率度；IO为材料表面吸收激光功率密度；(1-Rλ)为材料的吸收率；α为材料的吸收系数，锈层表面吸收激光能量后迅速升温，表面升高的温度T为：
式子中A为锈层对激光的吸收率；I为激光功率密度；K为热导率；k为热扩散率；ρ为密度；C为比热；t为激光脉冲宽度。
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