CN111328297A - 遮蔽边缘的激光处理 - Google Patents

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Abstract

在外观部件(1)上通过喷涂来施加装饰涂层(3)的方法，所述外观部件由不透明的热塑性塑料模制成型，在该外观部件上的表面上设定了期望没有装饰涂层覆盖的第一区域(10)，该第一区域由遵循给定的第一轮廓(11)的边缘限定，其中执行以下步骤：‑步骤A：在所述第一区域(10)上布置临时遮蔽元件(2)，所述临时遮蔽元件的表面完全包含在所述第一区域(10)中，由该临时遮蔽元件覆盖的部分限定第二区域(20)，所述第二区域由第二轮廓(21)限定，‑步骤B：在所述外观部件(1)的整个表面上施加一层或多层装饰涂层(3)，并使装饰涂层固化预定的时间，‑步骤C：去除临时遮蔽元件(2)，以及，‑步骤D：使用脉冲激光去除所述第二轮廓(21)与所述第一轮廓(11)之间的装饰涂层(3)。

Description

遮蔽边缘的激光处理
技术领域
本发明涉及一种通过喷涂外观部件来沉积漆料层的方法，更一般地，涉及一种沉积装饰涂层的方法。
背景技术
在此，外观部件是指其一侧从外部可见的部件，并且该部件需要特殊的表面处理以满足美学要求。在车辆领域中，后尾门、前扰流板、侧门、引擎盖等元件被视为外观部件。这些外观部件是通过模制不透明的热塑性塑料制成的，并以汽车制造商指定的颜色涂漆。
在通常情况下，外观部件具有一个或多个需要保护的区域，这些区域必须保持尽可能的清洁，并且没有装饰涂层。例如，固定区域就是这样的区域，所述固定区域能够在两个部件沉积装饰涂层之后再完成组装时，通过粘合将一个外观件分固定到另一部件上。在施加粘合剂之前，固定区域必须保持尽可能清洁，并且不得涂覆漆料。对于外观部件的区域、尤其是那些能够让光通过的区域也是如此，例如由透明或半透明材料制成的区域、在其后部布置照明元件的区域；这些区域必须没有任何能够过滤光线的漆层。
已知在喷涂外观部件之前，使用临时的遮蔽元件(éléments de masquage)，或者称为遮罩(marouflage)。这些掩蔽元件可以是粘合剂的形式，其形状能够适应性的调整，并且可以由操作者手动施加。为了降低该操作的成本并提高保护质量，还已知在要保护的区域上施加能够通过固化形成临时遮蔽层的流体材料。该临时遮蔽层是热熔胶(hot melt)，因此能够容易地以液态施加。涂覆后，该胶会在冷却时固化，并充分粘附在部件表面上，而不会留下导致漆料渗入的间隙，并同时在部件后续处理过程中上漆时保持良好的抗冲击性和抗刮擦性。
因此，在实际的喷涂过程中，漆料覆盖粘合元件或胶，而不会进入部件被临时遮蔽元件所覆盖的区域。
在喷涂和干燥装饰漆层之后，通过剥离去除临时遮蔽层以释放无漆料的表面。
但是，在该操作过程中，可能会在临时遮蔽元件和漆层的边缘处发生漆料剥落。这样，在边缘处就会出现缺陷，从而影响整体的美学质量，这对于让光通过的部件尤其明显。
发明内容
本发明的目的是提供上述技术问题的解决方案。
根据本发明，提供一种在外观部件上通过喷涂来施加装饰涂层的方法，所述外观部件由不透明的热塑性塑料模制成型，在该外观部件上的表面上设定了期望没有装饰涂层覆盖的第一区域，该第一区域由遵循给定的第一轮廓的边缘限定，其中执行以下步骤：
-步骤A：在所述第一区域上布置临时遮蔽元件，所述临时遮蔽元件的表面完全包含在所述第一区域中，由该临时遮蔽元件覆盖的部分限定第二区域，所述第二区域由第二轮廓限定，
-步骤B：在所述外观部件的整个表面上施加一层或多层装饰涂层，并使装饰涂层固化预定的时间，
-步骤C：去除临时遮蔽元件，以及，
-步骤D：使用脉冲激光去除所述第二轮廓与所述第一轮廓之间的装饰涂层。
出乎意料的是，考虑到所使用的能量水平，已经观察到，使用脉冲激光可以非常精确地去除装饰涂层，而不损坏外观部件的表面。
该技术基于光束的使用，以能够与装饰涂层产生热和机械的相互作用。脉冲对应于激光发射，在此过程中，在非常短的时间(约几纳秒)内能够产生非常集中的能量。
该激光照射具有在非常高的温度下升高涂层的作用，导致涂层熔化，然后蒸发，并最终产生等离子体。等离子体的形成和然后的膨胀会产生机械冲击波和声波，这些波会在材料中传播，使之破碎，并导致各种尺寸的粒子弹出。形成外观部件的基础材料不受此处理的影响。
通过使用合适焦距的光束，能够非常精确地去除装饰涂层，并获得干净、整洁的边缘，且没有不规则的缺陷。
根据本发明的方法还可以单独或组合地包括以下特征：
-在步骤D之后执行步骤C。
-在步骤C和步骤D实施完成之后，在整个外观部件上施加一层半透明的清漆。
-所述第一轮廓与所述第二轮廓之间的距离在1mm至10mm之间。
-使用以介于0.2KHz至25KHz的频率发射光脉冲的激光器。
-使用峰值功率在25W至1000W之间、优选地在50W至300W之间的脉冲激光器。
-使用CO2激光类型的脉冲激光器。
-使用NdYAG类型的脉冲激光器。
-使用光纤脉冲激光器。
-以介于2m/s至5m/s的扫描速度在所述外观部件的表面上移动由激光形成的光束。
-在所述光束撞击到外观部件的表面的位置处所述光束的焦点直径介于0.1mm至0.5mm之间。
附图说明
通过阅读附图将更好地理解本发明，这些附图是通过示例的方式提供的，而没有限制性，其中：
-图1是步骤A结束时外观部件的示意图；
-图2是步骤B结束时该外观部件的示意图；
-图3a是步骤C结束后执行步骤D之前的外观部件的示意图；
-图3b是根据本发明的替代实施例的外观部件的示意图，该外观部件处于在步骤C之前执行的步骤D结束时；
-图4是步骤C和D结束时外观部件的示意图。
具体实施方式
图1中所示的外观部件1示出了车辆的前部，在该前部上人们希望布置装饰元件而不覆盖第一区域10，该第一区域10由虚线表示的边缘限定、并限定第一轮廓11。
该第一区域10可例如对应于外观部件的旨在让光通过的区域。
在步骤A中，布置临时遮蔽元件2，例如粘合膜，或流体材料例如热塑性胶，其通过固化形成临时遮蔽层。
由临时遮蔽元件2覆盖的部分限定第二区域20。临时遮蔽元件的边缘形成限定第二区域20的第二轮廓21。
临时遮蔽元件2完全包含在所述第一区域10内。换句话说，第二轮廓21与第一轮廓11不相交。
因此，第二轮廓21和第一轮廓11之间的表面30未被保护。
在该步骤期间，布置成确保由临时遮蔽元件2限定的第二轮廓21被布置为尽可能靠近第一轮廓11，并且在两个轮廓之间优选地保持1-10毫米的距离。在此应注意，该距离是由所布设遮蔽元件的精度以及用于执行该操作的装置所确定的。
在步骤B中，在整个外观部件1上喷涂装饰涂层3，例如漆料。在该步骤期间，外观部件1、临时遮蔽元件2、以及包括在由临时遮蔽元件2所限定的第二轮廓21和第一轮廓11之间的表面30均被漆料覆盖。
然后，我们等待预定的时间，以使装饰涂层固化并完成其交联。
根据本发明的第一实施方式，并且在图3a所示的步骤C期间，去除临时掩蔽元件2，并且释放第二区域20，该第二区域20未被装饰涂层覆盖。
然后，在步骤D中，使用短脉冲激光器(未示出)，去除残留在第一区域内对应于包括在第一轮廓11和第二轮廓21之间的表面30的装饰涂层。
根据本发明的另一实施方式，如图3b所示，我们可以颠倒步骤C和D的执行顺序。由此，在去除临时遮蔽层2之前，使用脉冲激光去除沉积在表面30上的装饰涂层。
在步骤C和D的结束后，获得如图4所示的相同设置，即存在于由第一轮廓11所限定的第一区域10中的所有漆料都被去除。
为了改善部件的整体外观并增强装饰涂层在边缘11处的保持力，喷涂一层或多层无色清漆是有利的。因而，清漆层能够避免可能在装饰涂层3的表面下方引入的有害物质从边缘渗透并产生局部分离。
用于执行该清洁操作的脉冲激光源可以是CO2激光器、半导体激光器、或光纤激光器类型的。激光器的峰值输出功率在25W至1000W之间，优选地在50W至300W之间。
优先选择触发式脉冲激光源。该激光发出几纳秒量级的脉冲，其频率在几十Hz至25KHz之间，优选地以20KHz的频率发出。
发出的光的波长根据所使用激光的类型而变化。
例如，可使用固态NdYAG类型的半导体激光器，其发射波长为1064nm的光的；或使用光纤激光器，其发射波长为900nm至1000nm之间的光；或使用CO2激光器，其发出波长9000nm至12000nm之间的光。
借助于布置在检流计头部的镜子，可使光束在包含装饰涂层痕迹的第一区域10的表面上移动。有用地，沿着扫描线的扫描速度在2m/s至5m/s之间。两条扫描线之间的间距约为0.1mm。
调节光学装置的反射镜和透镜，以使得在光束撞击到外观部件的表面的位置处所述光束的焦点直径介于0.1mm至0.5mm之间。
存储有第一和第二轮廓的形状和它们在空间上的位置的控制装置(未示出)根据与之相适应的移动策略来控制检流计头部，从而在最短的时间内以最高的精度去除表面30上的装饰涂层，尤其是在形成第一轮廓11的边缘处。同样，第一轮廓与第二轮廓之间的距离越小，该操作的持续时间就越短。
术语表
1 外观部件
10 外观部件的第一区域，无装饰涂层
11 限定第一轮廓的装饰涂层的边缘
2 临时遮蔽元件
20 外观部件的第二区域，覆盖有临时遮蔽元件
21 限定第二轮廓的临时遮蔽元件的边缘
3 装饰涂层
30 外观部件的介于第一与第二轮廓之间的表面，其对应于装饰涂层的边缘与临时遮蔽元件的边缘之间的表面。

Claims (12)

1.在外观部件(1)上通过喷涂来施加装饰涂层(3)的方法，所述外观部件由不透明的热塑性塑料模制成型，在该外观部件上的表面上设定了期望没有装饰涂层覆盖的第一区域(10)，该第一区域由遵循给定的第一轮廓(11)的边缘限定，其中执行以下步骤：
-步骤A：在所述第一区域(10)上布置临时遮蔽元件(2)，所述临时遮蔽元件的表面完全包含在所述第一区域(10)中，由该临时遮蔽元件覆盖的部分限定第二区域(20)，所述第二区域由第二轮廓(21)限定，
-步骤B：在所述外观部件(1)的整个表面上施加一层或多层装饰涂层(3)，并使装饰涂层固化预定的时间，
-步骤C：去除临时遮蔽元件(2)，以及，
-步骤D：使用脉冲激光去除所述第二轮廓(21)与所述第一轮廓(11)之间的装饰涂层(3)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤D之后执行步骤C。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤C和步骤D实施完成之后，在整个外观部件(1)上施加一层半透明的清漆。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一轮廓(11)与所述第二轮廓(21)之间的距离在1mm至10mm之间。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用以介于0.2KHz至25KHz的频率发射光脉冲的激光器。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，使用峰值功率在25W至1000W之间、优选地在50W至300W之间的脉冲激光器。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，使用CO2激光类型的脉冲激光器。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，使用NdYAG类型的脉冲激光器。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，使用光纤脉冲激光器。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，以介于2m/s至5m/s的扫描速度在所述外观部件的表面上移动由激光形成的光束。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所述光束撞击到外观部件的表面的位置处所述光束的焦点直径介于0.1mm至0.5mm之间。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述临时遮蔽层由以下材料形成：
-粘合膜或
-热熔胶。
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