CN111590206A - 一种提高油漆表面附着力的激光前处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高油漆表面附着力的激光前处理装置及方法，包括：脉冲激光束一、脉冲激光束二和工件。脉冲激光束一和脉冲激光束二同心；记脉冲激光束一和脉冲激光束二的到达工件表面时直径分别为d1和d2，则相邻的脉冲激光束一光斑的距离D=0.85~0.9*d1，且有d1=0.6~0.7*d2；两两相邻的脉冲激光束一光斑的中心连线构成等边三角形。脉冲激光束一和脉冲激光束二采用同一振镜和同一场镜且同时对工件的表面进行前处理。本发明能大幅度提高铝合金表面与油漆的界面结合强度，可应用于飞机、高铁壳体铝合金表面涂漆前处理。

Description

一种提高油漆表面附着力的激光前处理装置及方法
技术领域
本发明涉及材料表面处理技术领域，特指一种提高油漆表面附着力的激光前处理技术。
背景技术
基于节能和经济性的要求，飞机高铁的蒙皮通常采用铝合金以减轻结构重量，降低能耗。为了防止铝合金蒙皮在使用过程中的腐蚀，通常在会在铝合金表面涂覆保护漆，飞机高铁的速度极高，与空气的剧烈摩擦会导致油漆极易剥落，这就要求油漆与铝合金蒙皮具有良好的界面结合力，为了提高油漆与铝合金蒙皮的界面结合力，需要对铝合金表面进行毛化处理，通常采用手工毛化和机器毛化。手工毛化均匀一致性较差，常规的机器打毛工艺对界面结合力的提高也不尽如人意。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激提高油漆表面附着力的激光前处理装置及方法，以大幅度提高油漆与工件界面的结合力。
为了解决以上技术问题，本发明采用的具体技术方案如下：
一种实现提高油漆表面附着力的激光前处理装置，其特征在于包括脉冲激光束一(1)、脉冲激光束二(2)和工件(3)；
具体的排列方式为：所述的脉冲激光束一(1)和脉冲激光束二(2)同心；记脉冲激光束一(1)和脉冲激光束二(2)的到达工件表面时直径分别为d1和d2，则相邻的脉冲激光束一(1)光斑的距离D=0.85~0.9* d1，且有d1=0.6~0.7*d2；上下两行两两相邻三个脉冲激光束一(1)光斑的中心连线构成等边三角形；脉冲激光束一(1)和脉冲激光束(2)二采用同一振镜和同一场镜且同时对工件(3)的表面进行前处理。
所述脉冲激光束一(1)的波长为1024nm，脉宽100~200ns，光斑直径d1为50~60μm，单脉冲能量1mJ；脉冲激光束二(2)的波长为255nm，脉宽15ns，单脉冲能量0.3mJ。
所述工件(3)材料为铝合金。
本发明具有有益效果。本发明采用大光斑嵌套小光斑的烧蚀模式，光斑较大的激光束之间的搭接距离D=0.85~0.9* d1，会在工件表面的光斑搭接处形成倒悬形结构；内部采用小光斑直径与较大激光光斑直径之间的关系为d1=0.6~0.7*d2，会在大光斑内部形成微凸起。本发明的脉冲激光束一采用波长为1064nm的红外激光，脉冲激光束二采用波长为255nm的紫外激光，在场镜相同的情况下，紫外激光聚焦后的光斑直径更小，从而在工件表面获得激光光斑的嵌套效果；脉冲激光束一和脉冲激光束二采用同一振镜和同一场镜进行表面处理，可以保证脉冲激光束一和脉冲激光束二在加工过程中保证较好的同轴度。由于本发明内部小光斑和外部大光斑同心，在内部小光斑形成的微凸起与外部大光斑形成的倒悬形结构联合作用下，能对后续涂覆的油漆产生良好的锁定能力，大幅度提高油漆与铝合金表面的界面结合强度。
附图说明
图1为本发明装置结构示意图；
图2为本发明激光前处理加工示意图；
图3为本发明激光前处理后工件表面形成的微结构示意图。
图中：1脉冲激光一；2脉冲激光束二；3工件；11倒悬形结构；21微凸起；31工件表面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明的一种提高油漆表面附着力的激光前处理方法及装置，如图1所示：包括脉冲激光束一1、脉冲激光束二2和工件3脉冲激光束1和脉冲激光束二2同心；脉冲激光束一1和脉冲激光束2二采用同一振镜和同一场镜且同时对工件3的表面进行前处理，采用如图2所示的方式对待加工表面进行激光烧蚀。
实施例一
脉冲激光束一1的波长为1024nm，脉宽200ns，光斑直径d1为60μm，单脉冲能量1mJ；脉冲激光束二2的波长为255nm，脉宽15ns，单脉冲能量0.3mJ，工件3为6061铝合金，D=54μm。
首先采用脉冲激光束一1按附图2的方式对工件3的待处理表面31进行激光烧蚀；然后采用脉冲激光束二2按附图2的方式对工件3的待处理表面31进行激光烧蚀。
采用该方法处理后，在工件3表面涂覆聚氨酯漆，发现未经激光处理的油漆附着力为6.5 MPa。采用本发明上述激光前处理后，工件表面形成的微结构如图3所示，油漆附着力提高到了16.5 MPa。
实施例二
脉冲激光束一1的波长为1024nm，脉宽100ns，光斑直径d1为50μm，单脉冲能量1mJ；脉冲激光束二2的波长为255nm，脉宽15ns，单脉冲能量0.3mJ，工件3为6061铝合金，D=54μm。
首先采用脉冲激光束一1按附图2的方式对工件3的待处理表面31进行激光烧蚀；然后采用脉冲激光束二2按附图2的方式对工件3的待处理表面31进行激光烧蚀。
采用该方法处理后，在工件3表面涂覆聚氨酯漆，发现未经激光处理的油漆附着力为6.5 MPa。采用本发明上述激光前处理后，工件表面形成的微结构如图3所示，油漆附着力提高到了15.8MPa。

Claims (4)

1.一种实现提高油漆表面附着力的激光前处理装置，其特征在于包括脉冲激光束一(1)、脉冲激光束二(2)和工件(3)；
具体的排列方式为：所述的脉冲激光束一(1)和脉冲激光束二(2)同心；记脉冲激光束一(1)和脉冲激光束二(2)的到达工件表面时直径分别为d1和d2，则相邻的脉冲激光束一(1)光斑的距离D=0.85~0.9* d1，且有d1=0.6~0.7*d2；上下两行两两相邻三个脉冲激光束一(1)光斑的中心连线构成等边三角形；脉冲激光束一(1)和脉冲激光束(2)二采用同一振镜和同一场镜且同时对工件(3)的表面进行前处理。
2.根据权利要求1所述的一种提高油漆表面附着力的激光前处理装置，其特征在于：所述脉冲激光束一(1)的波长为1024nm，脉宽100~200ns，光斑直径d1为50~60μm，单脉冲能量1mJ；脉冲激光束二(2)的波长为255nm，脉宽15ns，单脉冲能量0.3mJ。
3.根据权利要求1所述的一种提高油漆表面附着力的激光前处理方法，其特征在于：所述工件(3)材料为铝合金。
4.根据权利要求1-3所述的任一种提高油漆表面附着力的激光前处理装置的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一，采用脉冲激光束一(1)按所述光斑的距离D和排列方式对工件(3)的待处理表面(31)进行激光烧蚀，使脉冲激光束一(1)覆盖整个待处理表面；
步骤二，采用脉冲激光束二(2)在步骤一中的脉冲激光束一(1)中心对工件(3)的待处理表面(31)进行激光烧蚀。
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