CN212351666U - 大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种大面积去除铁锈或氧化层的喷砂‑激光抛光复合系统，系统包括控制模块及与控制模块电连接的激光光源、喷砂桶模块及空压机模块；激光光源用于在控制模块的控制下向工件表面发射激光，以对工件表面进行激光抛光；喷砂桶模块用于储存细纱，并在控制模块的控制下提供细纱；空压机模块用于在控制模块的控制下提供压缩气体；喷砂桶模块包括设置在其出口管路上的喷砂开关，空压机模块包括设置在其出口管路上的气体开关；喷砂开关和气体开关的后端管路合为一路，且在合为一路的管路末端设置有喷砂喷嘴。本实用新型能实现大面积充分除工件表面的铁锈或氧化层，并且提高工件表面的光滑度。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光抛光技术领域，具体涉及一种大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统。
背景技术
喷砂除锈是采用压缩空气为动力，以形成高速喷射束将喷料(石榴石砂、铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂、海南砂)高速喷射到需要处理的工件表面，使工件表面的外表面的外表或形状发生变化。激光清洗技术是指利用高频高能激光脉冲照射工件表面，涂覆层可以瞬间吸收聚焦的激光能量，使表面的油污、锈斑或涂层发生烧蚀、分解、电离、降解、熔化、燃烧、气化、振动、飞溅、膨胀、收缩、爆炸、剥离、脱落等物理化学变化过程，高速有效地清除表面附着物或表面涂层的清洁方式，从而使短时间的激光脉冲，在适当的参数下不会伤害金属基材。
与传统喷砂工艺相比，激光清洗主要优势是无污染，表面光滑度好，易控制，无损工件等优势。然而缺陷也是非常明显，相比传统喷砂工艺，激光清洗除锈与去氧化层效率低。受限于脉冲激光器发展，现阶段激光清洗无法清除较厚的铁锈或氧化层。传统喷砂工艺能有效清除工件表面的绣层与氧化层，但会导致工件表面粗糙度值偏高，一般达到几十μm。
抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件表面粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法。激光抛光是利用激光与材料表面相互作用进行加工的，它遵循激光与材料作用的普遍规律。目前，现有技术中尚未发现将传统喷砂工艺与激光抛光工艺相结合的方案。
实用新型内容
针对背景技术中的问题，本实用新型的目的在于解决粗糙表面导致缺陷检测灵敏度低的难题，降低激光超声应用过程中对工件表面粗糙程度的要求。
为了解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案为：
一种大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统，包括控制模块及与控制模块电连接的激光光源、喷砂桶模块及空压机模块；
所述激光光源用于在控制模块的控制下向工件表面发射激光，以对工件表面进行激光抛光；
所述喷砂桶模块用于储存细纱，并在控制模块的控制下提供细纱；
所述空压机模块用于在控制模块的控制下提供压缩气体；
所述喷砂桶模块包括设置在其出口管路上的喷砂开关，所述空压机模块包括设置在其出口管路上的气体开关；
所述喷砂开关和气体开关的后端管路合为一路，且在合为一路的管路末端设置有喷砂喷嘴。
在一些实施例中，还包括与控制模块电连接的云台相机，用于拍摄工件表面的图片并将图片信息传输至控制模块进行处理。
在一些实施例中，还包括准直焦距耦合镜片组，准直焦距耦合镜片组正对着激光光源的激光发射端，用于对激光进行准直、焦距处理。
在一些实施例中，还包括扫描振镜模块，所述扫描振镜模块的入光端正对着准直焦距耦合镜片组的出射端，所述扫描振镜模块的出光端正对着工件的表面；所述扫描振镜模块用于调整激光光源发射的激光传输到工件表面的位置。
在一些实施例中，所述喷砂开关和气体开关上均设置有流量控制表。
在一些实施例中，所述激光光源在执行激光抛光操作时，发射的是功率为50～500W、脉宽为100ns～300ns、重复频率为100～500kHz、光斑直径为30μm～80mm、波长为1060～1080nm的激光脉冲光束。
在一些实施例中，所述喷砂桶模块中储存的细砂采用8-14目石英砂；喷砂时，空压机模块提供的压缩气体的压力为0.6～0.8Mpa；喷砂喷嘴的喷砂方向与工件表面夹角不超过70°；喷砂喷嘴距离工件表面的距离为100-110mm。
与现有技术相比，本实用新型的优点至少包括：本实用新型提供了一种大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统，面向铁锈或氧化层较厚的工件时，采用喷砂工艺代替激光清洗或其他工艺进行去除，能实现大面积充分除铁锈或氧化层；并且，为提高工件表面的光滑度，引入激光抛光工艺，从而提高工件表面的光滑度，将能提高氧化层或铁锈清洗效率，并且保证工件表面光学精密度。
附图说明
通过下文中参照附图对本实用新型所作的描述，本实用新型的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本实用新型有全面的理解。
图1为本实用新型提供的大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统的示意图。
附图标记说明：
1、激光光源；2、喷砂桶模块；3、空压机模块；4、喷砂开关；5、气体开关；6、喷砂喷嘴；7、准直焦距耦合镜片组；8、扫描振镜模块；9、云台相机；10、控制模块。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
参照图1，本实用新型提供了一种大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统，包括控制模块10及与控制模块10电连接的激光光源1、喷砂桶模块2及空压机模块3，图中的底端椭圆结构表示待处理的工件；激光光源1用于在控制模块10的控制下向工件表面发射激光，以对工件表面进行激光抛光；喷砂桶模块2用于储存细纱，并在控制模块10的控制下提供细纱；空压机模块3用于在控制模块10的控制下提供压缩气体；喷砂桶模块2包括设置在其出口管路上的喷砂开关4，空压机模块3包括设置在其出口管路上的气体开关5；喷砂开关4和气体开关5的后端管路合为一路，且在合为一路的管路末端设置有喷砂喷嘴6。
优选地，该系统还包括与控制模块10电连接的云台相机9，用于拍摄工件表面的图片并将图片信息传输至控制模块10进行处理。
优选地，该系统还包括准直焦距耦合镜片组7，准直焦距耦合镜片组7正对着激光光源1的激光发射端，用于对激光进行准直、焦距处理。
优选地，该系统还包括扫描振镜模块8，扫描振镜模块8的入光端正对着准直焦距耦合镜片组7的出射端，扫描振镜模块8的出光端正对着工件的表面；扫描振镜模块8用于调整激光光源1发射的激光传输到工件表面的位置。
优选地，喷砂开关4和气体开关5上均设置有流量控制表。
控制模块10可包括计算机、FGPA模块及多种驱动电路，计算机与FGPA模块电连接；FPGA模块通过不同的驱动电路分别来控制激光光源1、喷砂桶模块2(含喷砂开关4)、空压机模块3(含气体开关5)及云台相机9的工作。
在一个具体实施例中，激光光源1在执行激光抛光操作时，发射的是功率为50～500W、脉宽为100ns～300ns、重复频率为100～500kHz、光斑直径为30μm～80mm、波长为1060～1080nm的激光脉冲光束。喷砂桶模块2中储存的细砂采用8-14目石英砂；喷砂时，空压机模块3提供的压缩气体的压力为0.6～0.8Mpa；喷砂喷嘴6的喷砂方向与工件表面夹角不超过70°；喷砂喷嘴6距离工件表面的距离为100-110mm。
使用上述的大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统进行工件表面处理时，包括如下步骤：
S1，人工清理工件表面的积灰和附着物；
S2，通过云台相机9获取工件表面的图像信息，并将图像信息传输至控制模块10，由控制模块10根据接收到的图像信息，自动设定喷砂桶模块2及空压机模块3的工作参数及工作时间，然后启动喷砂程序，由控制模块10控制喷砂桶模块2及空压机模块3工作，并通过喷砂喷嘴6对工件表面进行喷砂处理，直至到达预设的喷砂处理工作时间；
S3，通过云台相机9获取步骤S2中经过喷砂处理后的工件表面的图像信息并传输至控制模块10，由控制模块10根据接收到的图像信息判断工件表面是否存在铁锈或/和氧化层，若是，则重复步骤S2，直至工件表面没有铁锈或/和氧化层，然后再执行步骤S4；若否，则直接执行步骤S4；
S4，再次通过云台相机9获取工件表面的图像信息并传输至控制模块10，由控制模块10根据接收到的图像信息，自动设定激光抛光参数及工作时间，接着启动激光抛光程序，通过控制模块10控制激光光源1向工件表面发射激光，对工件表面进行激光抛光处理，直至到达预设的激光抛光工作时间；
S5，通过云台相机9获取步骤S4中经过激光抛光处理后的工件表面的图像信息并传输至控制模块10，由控制模块10根据接收到的图像信息判断工件表面的粗糙度是否小于1μm，若否，则重复步骤S4，直至件表面的粗糙度小于1μm；若是，则完成对工件的处理。
可以理解的是，控制模块10在判断工件表面是否有氧化层或/和铁锈时，及判断工件表面粗糙度时，可将图片信息与计算机数据库中预存的多个工件表面图片进行对比，根据对比的结果来判断。
综上，本实用新型提供了一种大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统，面向铁锈或氧化层较厚的工件时，采用喷砂工艺代替激光清洗或其他工艺进行去除，能实现大面积充分除铁锈或氧化层；并且，为提高工件表面的光滑度，引入激光抛光工艺，从而提高工件表面的光滑度，将能提高氧化层或铁锈清洗效率，并且保证工件表面光学精密度，能将工件表面的粗糙度控制在1μm以下，获得光滑工件表面。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统，其特征在于，包括控制模块(10)及与控制模块(10)电连接的激光光源(1)、喷砂桶模块(2)及空压机模块(3)；
所述激光光源(1)用于在控制模块(10)的控制下向工件表面发射激光，以对工件表面进行激光抛光；
所述喷砂桶模块(2)用于储存细纱，并在控制模块(10)的控制下提供细纱；
所述空压机模块(3)用于在控制模块(10)的控制下提供压缩气体；
所述喷砂桶模块(2)包括设置在其出口管路上的喷砂开关(4)，所述空压机模块(3)包括设置在其出口管路上的气体开关(5)；
所述喷砂开关(4)和气体开关(5)的后端管路合为一路，且在合为一路的管路末端设置有喷砂喷嘴(6)。
2.根据权利要求1所述的大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统，其特征在于，还包括与控制模块(10)电连接的云台相机(9)，所述云台相机(9)用于拍摄工件表面的图像并将图像信息传输至控制模块(10)进行处理。
3.根据权利要求2所述的大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统，其特征在于，还包括准直焦距耦合镜片组(7)，且所述准直焦距耦合镜片组(7)正对着激光光源(1)的激光发射端，用于对激光进行准直、焦距处理。
4.根据权利要求3所述的大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统，其特征在于，还包括扫描振镜模块(8)，所述扫描振镜模块(8)的入光端正对着准直焦距耦合镜片组(7)的出射端，所述扫描振镜模块(8)的出光端正对着工件的表面；所述扫描振镜模块(8)用于调整激光光源(1)发射的激光传输到工件表面的位置。
5.根据权利要求4所述的大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统，其特征在于，所述喷砂开关(4)和气体开关(5)上均设置有流量控制表。
6.根据权利要求5所述的大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统，其特征在于，所述激光光源(1)在执行激光抛光操作时，发射的是功率为50～500W、脉宽为100ns～300ns、重复频率为100～500kHz、光斑直径为30μm～80mm、波长为1060～1080nm的激光脉冲光束。
7.根据权利要求6所述的大面积去除铁锈或氧化层的喷砂-激光抛光复合系统，其特征在于，所述喷砂桶模块(2)中储存的细砂采用8-14目石英砂；喷砂时，空压机模块(3)提供的压缩气体的压力为0.6～0.8Mpa；喷砂喷嘴(6)的喷砂方向与工件表面夹角不超过70°；喷砂喷嘴(6)距离工件表面的距离为100-110mm。
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Denomination of utility model: Sand blasting laser polishing composite system for removing rust or oxide layer in large area Effective date of registration: 20220310 Granted publication date: 20210115 Pledgee: Wuhan area branch of Hubei pilot free trade zone of Bank of China Ltd. Pledgor: Baoyu (Wuhan) laser technology Co.,Ltd. Registration number: Y2022420000056 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |