CN117506149A - 一种基于钢结构表面的激光处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于钢结构表面的激光处理工艺，通过控制激光处理装置进行移动作业，使激光精准到达钢板1表面进行处理，并控制处理范围；通过控制激光处理装置在不同时间段内的斜率和持续作业的时间段，使激光在钢板1表面形成所需凹陷深浅度，通过控制激光在钢板1表面区域内进行重复操作，以此达到钢板1表面所需粗糙度，实现了高精度粗糙度控制，相比现有技术中的激光处理装置使用常规连续激光除锈打砂的方式，本申请使用的激光处理工艺占空比更高，处理效率更高，能够提升后续工序中进行喷涂的油漆附着力，并且油漆附着力均匀可控。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构加工技术领域，具体涉及一种基于钢结构表面的激光处理工艺。
背景技术
钢结构加工在进行涂装前，需要对其表面进行有效的清洗和处理，去除钢结构表面的污垢、锈蚀、氧化皮等杂质，以提高表面涂层与基材在钢结构上的附着力，同时提高钢结构的防腐性能。
激光清洗由于具有非接触、高效率、减少环境污染等优点，在清洗钢结构的多种方式中更具优越性和广泛使用性。激光清洗是使用连续光或者脉冲光对整个区域进行均匀清洗，清洗后的钢板的粗糙度基本与清洗前一致，不适合作为喷涂前处理工序。
对于连续光纤激光器，如果需要使清洗后的钢板具备一定粗糙度，则需要通过设置激光器的占空比达到间歇出光的效果，但由于常规的连续性的光纤激光器的占空比太低，从而会造成激光器总体输出能量降低，进而使打砂除锈效率变低。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于现有技术中的钢结构在使用激光清洗处理时无法精准控制钢结构表面粗糙度、且清洗处理效率低的问题，从而提供一种基于钢结构表面的激光处理工艺。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种基于钢结构表面的激光处理工艺，包括以下步骤：
S1：设置激光处理装置，所述激光处理装置包括激光器和与激光器连接的枪头，所述枪头内置有二维振镜，处理钢板表面时先将枪头置于钢板上方；
S2：启动激光处理装置，通过所述二维振镜对激光处理装置产生的激光进行反射，以此控制激光到达钢板上的位置和对钢板进行清洗处理的范围；
S3：控制激光处理装置在不同时间段内的斜率以及持续的时间段，以此控制激光在钢板上移动的速度，从而控制钢板吸收的激光能量程度，达到控制激光在钢板表面形成所需粗糙度的效果；当激光在钢板上移动较快时，此处的钢板吸收的激光能量较少，钢板表面形成的凹陷程度较浅；当激光在钢板上移动较慢时，此处的钢板吸收的激光能量较多，钢板表面形成的凹陷程度较深；
S4：在处理完钢板其中一区域后，再将激光枪头移动至下一待处理区域的中心，重复执行步骤S3中的动作流程，以使整个钢板达到所需要的粗糙度。
进一步地，在所述S1步骤中，所述激光处理装置包括所述激光器、通过光缆与所述激光器连接的所述枪头、设置于所述枪头内的所述二维振镜和振镜电机，所述激光器适于输出激光；所述枪头内设置有两个相互垂直的所述二维振镜，所述振镜电机与两个所述二维振镜连接，适于调节两个所述二维振镜的反射角度。
进一步地，所述激光处理装置还包括三轴伺服系统、冷却系统和控制系统，所述三轴伺服系统与所述枪头连接以控制所述激光的移动范围，所述冷却系统与所述激光器和所述二维振镜连接以对所述激光器和所述二维振镜进行冷却，所述控制系统与所述激光器、振镜电机、三轴伺服系统电连接以进行激光路径轨迹的插补。
进一步地，在所述S2步骤中，所述激光器输出的激光能量恒定。
进一步地，在所述S3步骤中，设激光在钢板表面移动使钢板表面形成的凹陷程度较浅的时间段为0～t1，此时间段的斜率设为k1，此时间段激光器输出的激光走过的位移路径为s＝k1t；设激光在钢板表面移动钢板表面形成的凹陷程度较深的时间段为t1～t2，此时间段的斜率设为k2，此时间段激光器输出的激光走过的位移路径为s＝k2(t-t1)。
进一步地，在所述S3步骤中，设激光器扫描的间距为a，设所需粗糙度较浅区域位移路径为s1，位移时间为t1，设所需粗糙度较深区域路径为s2，位移时间为t2，控制t1、t2的值，并进行多次移动扫描，以使激光气化产生具有连续性的间隔凹坑。
进一步地，在所述S4步骤中，通过所述三轴伺服系统将所述枪头移动至钢板的下移待处理区域的中心。
进一步地，在所述S2步骤中，当钢板实际面积比扫描面积大时，通过所述三轴伺服进行直线插补，将所述枪头移动至下一区域中心，重复执行动作流程，以使整个钢板达到所需要的粗糙度。
进一步地，所述二维振镜适于控制激光器沿钢板的X轴、Y轴和Z轴方向上进行移动。
进一步地，所述三轴伺服系统上适于设置多个所述枪头。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的基于钢结构表面的激光处理工艺，通过控制激光处理装置进行移动作业，使激光精准到达钢板表面进行处理，并控制处理范围；通过控制激光处理装置在不同时间段内的斜率和持续作业的时间段，使激光在钢板表面形成所需凹陷深浅度，通过控制激光在钢板表面区域内进行重复操作，以此达到钢板表面所需粗糙度，实现了高精度粗糙度控制，相比现有技术中的激光处理装置使用常规连续激光除锈打砂的方式，本申请使用的激光处理工艺占空比更高，处理效率更高，能够提升后续工序中进行喷涂的油漆附着力，并且油漆附着力均匀可控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。
图1为本发明实施例提供的激光处理装置的立体结构图；
图2为本发明实施例提供的钢板的立体结构图；
图3为本发明实施例提供的激光处理器在0-t3时间内位移的结构示意图。
附图标记说明：1、钢板；2、三轴伺服系统；3、枪头。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1-3所示的一种基于钢结构表面的激光处理工艺，包括以下步骤：
S1：设置激光处理装置，激光处理装置包括激光器和与激光器连接的枪头3，枪头3内置有二维振镜，处理钢板1表面时先将枪头3置于钢板1上方；
S2：启动激光处理装置，通过二维振镜对激光处理装置产生的激光进行反射，以此控制激光到达钢板1上的位置和对钢板1进行清洗处理的范围；
S3：控制激光处理装置在不同时间段内的斜率以及持续的时间段，以此控制激光在钢板1上移动的速度，从而控制钢板1吸收的激光能量程度，达到控制激光在钢板1表面形成所需粗糙度的效果；当激光在钢板1上移动较快时，此处的钢板1吸收的激光能量较少，钢板1表面形成的凹陷程度较浅；当激光在钢板1上移动较慢时，此处的钢板1吸收的激光能量较多，钢板1表面形成的凹陷程度较深；
S4：在处理完钢板1其中一区域后，再将激光枪头3移动至下一待处理区域的中心，重复执行步骤S3中的动作流程，以使整个钢板1达到所需要的粗糙度。
这种基于钢结构表面的激光处理工艺，通过控制激光处理装置进行移动作业，使激光精准到达钢板1表面进行处理，并控制打砂处理范围；通过控制激光处理装置在不同时间段内的斜率和持续作业的时间段，使激光在钢板1表面形成所需凹陷深浅度，通过控制激光在钢板1表面区域内进行重复操作，以此达到钢板1表面所需粗糙度，实现了高精度粗糙度控制，相比现有技术中的激光处理装置使用常规连续激光除锈打砂的方式，本申请使用的激光处理工艺占空比更高，处理效率更高，能够提升后续工序中进行喷涂的油漆附着力，并且油漆附着力均匀可控。
在S1步骤中，激光处理装置包括激光器、通过光缆与激光器连接的枪头3、设置于枪头3内的二维振镜和振镜电机，激光器适于输出激光；枪头3内设置有两个相互垂直的二维振镜，振镜电机与两个二维振镜连接，适于调节两个二维振镜的反射角度。具体的，激光器输出的激光能量恒定，可以保证打砂处理的稳定性。在可替换的实施例中，三轴伺服系统2上可以连接多个枪头3，如此设置，可以进一步提高打砂处理效率。
在本实施例中，激光处理装置还包括三轴伺服系统2、冷却系统和控制系统，三轴伺服系统2与枪头3连接以控制激光的移动范围，冷却系统与激光器和二维振镜连接以对激光器和二维振镜进行冷却，控制系统与激光器、振镜电机、三轴伺服系统2电连接以进行激光路径轨迹的插补。具体的，通过三轴伺服系统2可以控制二维振镜以使激光器沿钢板1的X轴、Y轴和Z轴方向上进行移动
在S2步骤中，当钢板1实际面积比扫描面积大时，通过三轴伺服进行直线插补，将枪头3移动至下一区域中心，重复执行动作流程，以使整个钢板1达到所需要的粗糙度。
在S3步骤中，设激光在钢板1表面移动使钢板1表面形成的凹陷程度较浅的时间段为0～t1，此时间段的斜率设为k1，此时间段激光器输出的激光走过的位移路径为s＝k1t；设激光在钢板1表面移动钢板1表面形成的凹陷程度较深的时间段为t1～t2，此时间段的斜率设为k2，此时间段激光器输出的激光走过的位移路径为s＝k2(t-t1)。
在S3步骤中，设激光器扫描的间距为a，设所需粗糙度较浅区域位移路径为s1，位移时间为t1，设所需粗糙度较深区域路径为s2，位移时间为t2，控制t1、t2的值，并进行多次移动扫描，以使激光气化产生具有连续性的间隔凹坑。
在S4步骤中，通过三轴伺服系统2将枪头3移动至钢板1的下移待处理区域的中心。
综上所述，这种基于钢结构表面的激光处理工艺，通过控制激光处理装置进行移动作业，使激光精准到达钢板1表面进行处理，并控制处理范围；通过控制激光处理装置在不同时间段内的斜率和持续作业的时间段，使激光在钢板1表面形成所需凹陷深浅度，通过控制激光在钢板1表面区域内进行重复操作，以此达到钢板1表面所需粗糙度，实现了高精度粗糙度控制，相比现有技术中的激光处理装置使用常规连续激光除锈打砂的方式，本申请使用的激光处理工艺占空比更高，处理效率更高，能够提升后续工序中进行喷涂的油漆附着力，并且油漆附着力均匀可控。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种基于钢结构表面的激光处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：设置激光处理装置，所述激光处理装置包括激光器和与激光器连接的枪头(3)，所述枪头(3)内置有二维振镜，处理钢板(1)表面时先将枪头(3)置于钢板(1)上方；
S2：启动激光处理装置，通过所述二维振镜对激光处理装置产生的激光进行反射，以此控制激光到达钢板(1)上的位置和对钢板(1)进行清洗处理的范围；
S3：控制激光处理装置在不同时间段内的斜率以及持续的时间段，以此控制激光在钢板(1)上移动的速度，从而控制钢板(1)吸收的激光能量程度，达到控制激光在钢板(1)表面形成所需粗糙度的效果；当激光在钢板(1)上移动较快时，此处的钢板(1)吸收的激光能量较少，钢板(1)表面形成的凹陷程度较浅；当激光在钢板(1)上移动较慢时，此处的钢板(1)吸收的激光能量较多，钢板(1)表面形成的凹陷程度较深；
S4：在处理完钢板(1)其中一区域后，再将激光枪头(3)移动至下一待处理区域的中心，重复执行步骤S3中的动作流程，以使整个钢板(1)达到所需要的粗糙度。
2.根据权利要求1所述的基于钢结构表面的激光处理工艺，其特征在于，在所述S1步骤中，所述激光处理装置包括所述激光器、通过光缆与所述激光器连接的所述枪头(3)、设置于所述枪头(3)内的所述二维振镜和振镜电机，所述激光器适于输出激光；所述枪头(3)内设置有两个相互垂直的所述二维振镜，所述振镜电机与两个所述二维振镜连接，适于调节两个所述二维振镜的反射角度。
3.根据权利要求2所述的基于钢结构表面的激光处理工艺，其特征在于，所述激光处理装置还包括三轴伺服系统(2)、冷却系统和控制系统，所述三轴伺服系统(2)与所述枪头(3)连接以控制所述激光的移动范围，所述冷却系统与所述激光器和所述二维振镜连接以对所述激光器和所述二维振镜进行冷却，所述控制系统与所述激光器、振镜电机、三轴伺服系统(2)电连接以进行激光路径轨迹的插补。
4.根据权利要求1所述的基于钢结构表面的激光处理工艺，其特征在于，在所述S2步骤中，所述激光器输出的激光能量恒定。
5.根据权利要求1所述的基于钢结构表面的激光处理工艺，其特征在于，在所述S3步骤中，设激光在钢板(1)表面移动使钢板(1)表面形成的凹陷程度较浅的时间段为0～t1，此时间段的斜率设为k1，此时间段激光器输出的激光走过的位移路径为s＝k1t；设激光在钢板(1)表面移动钢板(1)表面形成的凹陷程度较深的时间段为t1～t2，此时间段的斜率设为k2，此时间段激光器输出的激光走过的位移路径为s＝k2(t-t1)。
6.根据权利要求5所述的基于钢结构表面的激光处理工艺，其特征在于，在所述S3步骤中，设激光器扫描的间距为a，设所需粗糙度较浅区域位移路径为s1，位移时间为t1，设所需粗糙度较深区域路径为s2，位移时间为t2，控制t1、t2的值，并进行多次移动扫描，以使激光气化产生具有连续性的间隔凹坑。
7.根据权利要求3所述的基于钢结构表面的激光处理工艺，其特征在于，在所述S4步骤中，通过所述三轴伺服系统(2)将所述枪头(3)移动至钢板(1)的下移待处理区域的中心。
8.根据权利要求7所述的基于钢结构表面的激光处理工艺，其特征在于，在所述S2步骤中，当钢板(1)实际面积比扫描面积大时，通过所述三轴伺服进行直线插补，将所述枪头(3)移动至下一区域中心，重复执行动作流程，以使整个钢板(1)达到所需要的粗糙度。
9.根据权利要求1所述的基于钢结构表面的激光处理工艺，其特征在于，所述二维振镜适于控制激光器沿钢板(1)的X轴、Y轴和Z轴方向上进行移动。
10.根据权利要求3所述的基于钢结构表面的激光处理工艺，其特征在于，所述三轴伺服系统(2)上适于设置多个所述枪头(3)。
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Cited By (1)
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| CN118060159A (zh) * | 2024-04-18 | 2024-05-24 | 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 | 电力设施激光清洗和防腐复涂的方法 |
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| CN118060159A (zh) * | 2024-04-18 | 2024-05-24 | 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 | 电力设施激光清洗和防腐复涂的方法 |
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