CN111195619A - 一种激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统及方法 - Google Patents

一种激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统及方法 Download PDF

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CN111195619A CN202010025070.8A CN202010025070A CN111195619A CN 111195619 A CN111195619 A CN 111195619A CN 202010025070 A CN202010025070 A CN 202010025070A CN 111195619 A CN111195619 A CN 111195619A
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李茂文
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Abstract

本发明公开了一种激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统及方法，涉及到激光焊接清洗领域，包括承载滤网、输送装置、清洗装置、传感器和控制系统；所述承载滤网上放置有焊接后的工件，承载滤网通过输送装置传输，传感器将承载滤网在输送装置上的位置信息传递给控制系统，控制系统控制清洗装置的工作，从而清洗焊接后的工件；本发明方法实现了“腐蚀和有毒化学试剂试样清洗工作”的封闭式自动化清洗和废液的安全回收，在为实验人员提供更安全操作环境的同时，极大提高了工作效率。

Description

一种激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗 系统及方法
技术领域
本发明涉及到激光焊接清洗技术领域，尤其涉及到一种激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统及方法。
背景技术
相较于传统熔化焊接，高速冲击焊接技术在焊接不同的金属材料时不会产生气孔、凝固裂纹等焊接缺陷，这大大的提高了焊缝的结合强度，这一优势使得高速冲击焊接技术成为了加工复合材料的先进制造技术。随着微机电系统的快速发展，微型化制造技术的研发迫在眉睫，基于高速冲击焊接机理发展出现的激光冲击焊接技术应运而生，激光冲击焊接可以实现几十微米厚度的箔材焊接。
但是，受焊接工艺的限制，激光冲击焊接的能量来源于烧蚀层的等离子体化，在这之后，烧蚀层会在试样表面残留痕迹(即烧蚀过后的残留黑漆)。为了方便对焊接后工件的表面特征进行表征研究，需要使用脱漆剂和无水乙醇将工件表面的残留痕迹进行手工清洗。脱漆剂带有腐蚀性、无水乙醇则具有毒性，这使得手工清洗效率低下的同时，操作环境极不安全。
发明内容
针对现有激光冲击焊接后工件表面残留黑漆的手动清洗技术中存在的上述问题，本发明提供了一种激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统，通过输送装置将待清洗的工件运输到对应的位置后清洗装置对其进行清洗，风干后得到干燥后的工件，该系统可以实现批量化、自动化清洗，在提供安全的操作环境的同时，提高了焊接后的工件的清洗效率。
本发明是通过如下技术手段进行实现的：
一种激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统，包括承载滤网、输送装置、清洗装置、传感器和控制系统；
所述承载滤网上放置有焊接后的工件，承载滤网通过输送装置传输，传感器将承载滤网在输送装置上的位置信息传递给控制系统，控制系统控制清洗装置的工作，从而清洗焊接后的工件。
进一步的，所述清洗装置包括高压液体雾化喷头和增压泵；液体经增压泵增压后，经由高压液体雾化喷头喷射到工件上对工件进行清洗。
进一步的，增压泵包括脱漆剂增压泵、无水乙醇增压泵和自来水增压泵；所述脱漆剂增压泵、无水乙醇增压泵和自来水增压泵通过高压脱漆剂输送管、高压无水乙醇输送管、高压水输送管分别与高压液体雾化喷头连通，且承载滤网上的工件依次经过高压脱漆剂输送管、高压无水乙醇输送管、高压水输送管上连通的高压液体雾化喷头的下方。
进一步的，传感器包括第一传感器、第二传感器和第三传感器，且第一传感器、第二传感器和第三传感器分别用来传递承载滤网是否在清洗装置所连接的高压液体雾化喷头的下方位置的信息；所述控制系统包括计算机。
进一步的，还包括风干机，风干机用来干燥已经清洗过的工件，风干机设置在清洗装置的后侧，通过第四传感器传递承载滤网的位置，控制系统从而开启或者关闭风干机。
进一步的，所述输送装置包括输送带和输送带驱动电机，输送带驱动电机将动力通过输出轴传递给主动轮，主动轮驱动从动轮，从而带动输送带传动；输送带上设置有与承载滤网平行的隔板，隔板将承载滤网均匀分开；所述输送带为网眼型输送带。
进一步的，所述承载滤网为长条形，且长条形两侧对称设置有折弯，工件设置在承载滤网上，且通过承载滤网的折弯定位。
进一步的，传感器会在以下情况向计算机发出信号：a.承载滤网出现在传感器感应范围；b.承载滤网消失在传感器感应范围。
激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统的方法，包括如下步骤：
S1：向控制系统中的计算机输入清洗命令从而使得清洗装装置及传感器工作；
S2：输送带将带有工件的承载滤网运达相应位置时，对工件进行清洗。
进一步的，还包括如下除水步骤：当输送带将装有工件的承载滤网运达风干机出风口下方时，第四传感器将信号输送至计算机，控制打开风干机开关，风干机自动打开，高压冷风会迫使工件表面的残留液体发生瞬间气化，实现除水效果。
本发明产生的有益效果是：
1.本发明采用高压雾化喷头和自动开关设计，在满足清洗用量的同时，节省了清洗试液用量，降低了清洗成本。
2.本发明的封闭结构设计降低了操作人员接触危险(毒性、腐蚀性)化学试剂的次数，使清洗工件的操作人员的实验环境更加安全；
3.本发明实现了传统手洗工件流程的自动化，同时，通过输送装置及承载滤网，使得数个工件可以同时被清洗，实现了批量清洗焊接后工件，提高了清洗效率。
4.本发明中承载滤网可以同时实现数个工件的装夹；输送装置可以实现多个承载滤网的隔离和自动运输，其中网眼输送带的设计为清洗废液的顺利排走提供了便利；清洗装置可以通过喷洒高压雾化液体(脱漆剂、无水乙醇、水)和旋转毛刷的相互配合实现试样清洗；风干机实现清洗后工件的风干；相较于传统的手工清洗技术，本发明实现了“腐蚀和有毒化学试剂试样清洗工作”的封闭式自动化清洗和废液的安全回收，在为实验人员提供更安全操作环境的同时，极大提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明涉及到的一种激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统的三维结构示意图；
图2为控制系统的示意图；
图3为本发明图1中涉及到的增压泵的三维结构示意图；
图4为本发明图1中涉及到的承载滤网及放置有工件的承载滤网的三维结构示意图；
图5为本发明涉及到的承载滤网安装到输送带过程的三维结构示意图；
图6为高压液体雾化喷头和高压液体输送轨迹的三维示意图；
图7为图6中涉及到的高压液体雾化喷头与旋转毛刷结构组成的高压水清洗结构的三维示意图；
图8图7中涉及到的高压水清洗结构的高压水输送轨迹以及毛刷工作状态的三维示意图；
图9为箱体背面的液体输入输出端口以及通风口的布置的三维示意图；
附图标记如下：
1.承载滤网；2.高压脱漆剂输送管；3.高压无水乙醇输送管；4.高压水输送管；5.风干机；6.倾斜滑轨；7.机箱主体；8.清洗完毕试样储存箱；9.支撑架；10.自来水增压泵；11.自来水输出导管；12.自来水输入导管；13.支撑板；14.无水乙醇输入导管；15.主动轮；16.无水乙醇增压泵；17.脱漆剂输入导管；18.承载轮；19.脱漆剂增压泵；20.清洗废液临时储存箱；21.从动轮；22.储存液体输出孔；23.无水乙醇储存箱；24.脱漆剂储存箱；25.计算机；26.第一传感器；27.第二传感器；28.第三传感器；29.第四传感器；30.脱漆剂储存液体输出孔开关；31.脱漆剂增压开关；32.无水乙醇储存液体输出孔开关；33.无水乙醇增压开关；34.自来水输入管道开关；35.自来水增压开关；36.风干机开关；37.第三高压液体雾化喷头开关；38.第二高压液体雾化喷头开关；39.第一高压液体雾化喷头开关；40.增压泵低压液体输入孔；41.增压泵高压液体输出孔；42.工件；43.隔板；44.输送带；45.输送带驱动电机；46.高压液体雾化喷头；47.高压液体输送轨迹；48.高压自来水输送轨迹；49.毛刷驱动电机；50.电机承载支架；51.清洗毛刷；52.毛刷旋转轨迹；53.废液输出端口；54.通风口；55.高压水输入端口；56.高压无水乙醇输入端口；57.高压脱漆剂输入端口；58.高压脱漆剂输出端口；59.高压无水乙醇输出端口；60.高压水输出端口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的
本发明所述的一种激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统，结合附图1和附图2所示，包括承载滤网1、输送装置、清洗装置、传感器和控制系统；其中，承载滤网1是通过不锈钢丝间的相互穿插编织组成的，承载滤网1为长条形，且长条形两侧对称设置有折弯，工件42设置在承载滤网1上，且通过承载滤网1的折弯定位；承载滤网1上可放置数个工件42，另外，为了满足滤网的承载强度，在承载滤网1的周边均使用了加强结构，承载滤网1的两侧采用开口结构，以方便焊接后的工件42的装夹。
输送装置包括网眼输送带44、隔板43、输送带驱动电机45、主动轮15、从动轮21和承载轮18；采用网眼输送带44的设计是为了方便清洗过程中废液的及时排除；隔板43的设计是为了将承载滤网1均匀分离，保证在工件42清洗过程中滤网位置的相对固定；输送带驱动电机45通过驱动主动轮15为整个输送带提供动力输入；承载轮18负责输送带的承载任务。
液体储存系统包括无水乙醇储存箱23和脱漆剂储存箱24，可以实现危险化学试剂的集中统一储存，自来水增压泵10用于实现引自自来水管道的低压自来水的增压任务；无水乙醇增压泵16用于实现引自无水乙醇储存箱23的无水乙醇的增压任务；脱漆剂增压泵19用于实现引自脱漆剂储存箱24的脱漆剂的增压任务；液体增压系统通过支撑板13安置在主体承载系统上。
清洗装置包括高压脱漆剂输送管2、高压无水乙醇输送管3、高压水输送管4、高压液体雾化喷头46、毛刷驱动电机49和清洗毛刷51；高压脱漆剂输送管2用于向第一高压液体雾化喷头输送高压脱漆剂；高压无水乙醇输送管3用于向第二高压液体雾化喷头输送高压无水乙醇；高压水输送管4用于向第三高压液体雾化喷头输送高压自来水；高压液体雾化喷头46包括第一高压液体雾化喷头、第二高压液体雾化喷头和第三高压液体雾化喷头，用于实现高压液体向雾化状态的转变；毛刷驱动电机49驱动4个清洗毛刷51作匀速旋转运动。
风干机5通过持续送出高压冷风迫使工件42表面的残留液体瞬间气化，从而达到除水效果。
本发明系统还包括机箱主体7、倾斜滑轨6、清洗完毕试样储存箱8、电机承载支架50、支撑架9和清洗废液临时储存箱20；机箱主体7为上述各个系统的合理空间布置提供了解决方案；倾斜导轨可以将清洗完毕的工件42从输送带运送到清洗完毕试样储存箱8；电机承载支架50为7个毛刷驱动电机49提供支撑；支撑架9为清洗完毕试样储存箱8、清洗废液临时储存箱20、无水乙醇储存箱23和脱漆剂储存箱24提供支撑。
传感器包括第一传感器26、第二传感器27、第三传感器28和第四传感器29，可以感应到承载滤网1是否出现，并会向计算机25发出相应的感应信号。
所述控制系统包含计算机25、脱漆剂储存液体输出孔开关30、脱漆剂增压开关31、无水乙醇储存液体输出孔开关32、无水乙醇增压开关33、自来水输入管道开关34、自来水增压开关35、风干机开关36、第三高压液体雾化喷头开关37、第二高压液体雾化喷头开关38和第一高压液体雾化喷头开关39，控制系统可以接受传感器系统输出的信号，并将相应的控制信号输送给相应的控制装置，进而控制各种装置的开关。
结合附图3所示，增压泵低压液体输入孔40是负责向泵内引入低压液体的端口，增压泵高压液体输出孔41是负责将泵内增压后的液体引出的端口，工件42安装到承载滤网1的详细步骤如附图4所示；将装夹有工件42的承载滤网1安装到输送装置的详细步骤如附图5所示。
结合附图6所示，清洗装置中运输和喷洒高压化学试剂(脱漆剂、无水乙醇和水)的第一高压液体雾化喷头、第二高压液体雾化喷头和第三高压液体雾化喷头的结构相同，清洗装置中运输和喷洒高压水的结构设计如附图7所示，局部放大图如附图8所示；为了在有限的空间内实现对清洗装置的合理空间布置，废液输出端口53通风口54、高压水输入端口55、高压无水乙醇输入端口56、高压脱漆剂输入端口57、高压脱漆剂输出端口58、高压无水乙醇输出端口59和高压水输出端口60的空间布置如附图9所示。
传感器会在以下2种情况向计算机25发出信号：a.承载滤网1出现在传感器感应范围；b.承载滤网1消失在传感器感应范围，计算机25会根据接收信号和命令的不同，对控制的开关发出不同的输出控制信号，分别如下：接收到承载滤网1出现的输入信号，计算机25会控制相应的开关打开；接收到承载滤网1消失的输入信号，计算机25会控制相应的开关关闭；当计算机25收到增压命令后在控制打开3个液体增压泵的增压开关的同时，也会同时控制打开储存液体输出孔开关和自来水输入管道开关34。
一种激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统的工作方法，具体操作步骤如下：
S1：向计算机25输入脱漆剂增压命令，打开脱漆剂储存液体输出孔开关30和脱漆剂增压开关31，储存在脱漆剂储存箱24的脱漆剂利用虹吸原理从脱漆剂输入导管17流入到脱漆剂增压泵19中，增压后被输送到高压脱漆剂输送管2；
S2：向计算机25输入无水乙醇增压命令，打开无水乙醇储存液体输出孔开关32和无水乙醇增压开关33，储存在无水乙醇储存箱23的无水乙醇利用虹吸原理从无水乙醇输入导管14流入到无水乙醇增压泵16中，增压后被输送到高压无水乙醇输送管3；
S3：向计算机25输入自来水增压命令，计算机25会控制打开自来水输入管道开关34和自来水增压开关35，自来水通过自来水输入导管12从外接的实验室自来水管道内流入到自来水增压泵10中，增压后通过自来水输出导管11被输送到高压水输送管4；
S4：将7个激光冲击焊接后的工件42从1个承载滤网1的两侧开口结构中放入；
S5：将装有工件42的承载滤网1放置到输送带的隔板43空隙中；
S6:打开输送带开关，当输送带将装有工件42的承载滤网1运达高压脱漆剂输送管2下方时，第一传感器26将信号输送至计算机25，控制打开第一高压液体雾化喷头开关39，高压液体雾化喷头46自动打开，往工件42的上表面喷出高压雾化的脱漆剂，脱漆剂开始起到脱漆作用，紧紧附着在工件42表面的黑漆粘附层开始松动并脱离工件42表面；
S7：当高压脱漆剂输送管2下方无承载滤网1时，第一传感器26将信号输送至计算机25，控制关闭第一高压液体雾化喷头开关39，第一高压液体雾化喷头自动关闭；
S8：当输送带将装有工件42的承载滤网1运达高压无水乙醇输送管3下方时，第二传感器27将信号输送至计算机25，控制打开第二高压液体雾化喷头开关38，第二高压液体雾化喷头自动打开，往焊接后的工件42的上表面喷出高压雾化的无水乙醇，之前被脱漆剂从工件42表面脱离下的黑漆被溶解于无水乙醇中；
S9：当高压无水乙醇输送管3下方无承载滤网1时，第二传感器27将信号输送至计算机25，控制关闭第二高压液体雾化喷头开关38，第二高压液体雾化喷头自动关闭；
S10：当输送带将装有工件42的承载滤网1运达高压水输送管4下方时，第三传感器28将信号输送至计算机25，控制打开第三高压液体雾化喷头开关37，第三高压液体雾化喷头自动打开，往工件42的上表面喷出高压雾化的水，与此同时，计算机25控制毛刷驱动电机49使清洗毛刷51旋转，在高压水冲洗作用和清洗毛刷51的刷洗作用下，残留在工件42表面溶解有黑漆的废弃化学试剂(脱漆剂和无水乙醇)被冲洗下来，并会沿着承载滤网1的网眼和输送带网眼流入下方的清洗废液临时储存箱20，这些废液会通过废液输出端口53被排出机器进而转移至专门的废液储存处；
S11：当高压水输送管4下方无承载滤网1时，第三传感器28将信号输送至计算机25，控制关闭3号高压液体雾化喷头开关37和毛刷驱动电机49，第三高压液体雾化喷头自动关闭，清洗毛刷51逐渐停止旋转；
S12：当输送带将装有工件42的承载滤网1运达风干机5出风口下方时，第四传感器29将信号输送至计算机25，控制打开风干机开关36，风干机5自动打开，高压冷风会迫使工件42表面的残留液体发生瞬间气化，实现除水效果；
S13：当风干机5出风口下方无承载滤网1时，第四传感器29将信号输送至计算机25，控制关闭风干机开关36，风干机5自动关闭；
S14：清洗完毕的工件42通过倾斜滑轨6滑入到清洗完毕试样储存箱8；
S15：重复S4至S14步骤即可实现激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统，其特征在于，包括承载滤网(1)、输送装置、清洗装置、传感器和控制系统；
所述承载滤网(1)上放置有焊接后的工件(42)，承载滤网(1)通过输送装置传输，传感器将承载滤网(1)在输送装置上的位置信息传递给控制系统，控制系统控制清洗装置的工作，从而清洗焊接后的工件(42)。
2.根据权利要求1所述的激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统，其特征在于，所述清洗装置包括高压液体雾化喷头(46)和增压泵；液体经增压泵增压后，经由高压液体雾化喷头(46)喷射到工件(42)上对工件(42)进行清洗。
3.根据权利要求2所述的激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统，其特征在于，增压泵包括脱漆剂增压泵(19)、无水乙醇增压泵(16)和自来水增压泵(10)；所述脱漆剂增压泵(19)、无水乙醇增压泵(16)和自来水增压泵(10)通过高压脱漆剂输送管(2)、高压无水乙醇输送管(3)、高压水输送管(4)分别与高压液体雾化喷头(46)连通，且承载滤网(1)上的工件(42)依次经过高压脱漆剂输送管(2)、高压无水乙醇输送管(3)、高压水输送管(4)上连通的高压液体雾化喷头(46)的下方。
4.根据权利要求1所述的激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统，其特征在于，传感器包括第一传感器(26)、第二传感器(27)和第三传感器(28)，且第一传感器(26)、第二传感器(27)和第三传感器(28)分别用来传递承载滤网(1)是否在清洗装置所连接的高压液体雾化喷头(46)的下方位置的信息。
5.根据权利要求1所述的激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统，其特征在于，还包括风干机(5)，风干机(5)用来干燥已经清洗过的工件(42)，风干机(5)设置在清洗装置的后侧，通过第四传感器(29)传递承载滤网(1)的位置，控制系统从而开启或者关闭风干机(5)。
6.根据权利要求1所述的激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统，其特征在于，所述输送装置包括输送带(44)和输送带驱动电机(45)，输送带驱动电机(45)将动力通过输出轴传递给主动轮(15)，主动轮(15)驱动从动轮(21)，从而带动输送带(44)传动；输送带(44)上设置有与承载滤网(1)平行的隔板(43)，隔板(43)将承载滤网(1)均匀分开；所述输送带(44)为网眼型输送带。
7.根据权利要求1-6任一项所述的激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统，其特征在于，所述承载滤网(1)为长条形，且长条形两侧对称设置有折弯，工件(42)设置在承载滤网(1)上，且通过承载滤网(1)的折弯定位；所述承载滤网(1)上可放置数个工件(42)。
8.根据权利要求1或者4任一项所述的激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统，其特征在于，传感器会在以下情况向计算机(25)发出信号：a.承载滤网(1)出现在传感器感应范围；b.承载滤网(1)消失在传感器感应范围。
9.根据权利要求1-6任一项所述的激光冲击焊接后工件表面黑漆粘附层的自动批量化清洗系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：向控制系统中的计算机(25)输入清洗命令从而使得清洗装装置及传感器工作；
S2：输送带(44)将带有工件(42)的承载滤网(1)运达相应位置时，对工件(42)进行清洗。
10.根据权利要求9所述的清洗方法，其特征在于，还包括如下除水步骤：当输送带(44)将装有工件(42)的承载滤网(1)运达风干机(5)出风口下方时，第四传感器(29)将信号输送至计算机(25)，控制打开风干机开关(36)，风干机(5)自动打开，高压冷风会迫使工件(42)表面的残留液体发生瞬间气化，实现除水效果。
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