[發(fā)明專利]一種用于鋁構(gòu)件表層陽(yáng)極氧化膜的激光去除方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710311482.6
• 申請(qǐng)日: 2017-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107081529A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張婧;封小松;高嘉爽;尹玉環(huán);張聃;馬子奇;宋學(xué)成;郭立杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海航天設(shè)備制造總廠
• 主分類號(hào): B23K26/36
• 分類號(hào): B23K26/36;B23K103/10
• 代理公司: 上海航天局專利中心31107
• 代理人: 金家山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋁構(gòu)件表層陽(yáng)極氧化膜的激光去除方法。

背景技術(shù)

對(duì)于在航天航空領(lǐng)域應(yīng)用的一些鋁合金大型構(gòu)件來(lái)說(shuō)，考慮到防護(hù)要求，所用材料均為陽(yáng)極氧化鋁，其表層存在約20μm～50μm厚度的氧化膜。如不在焊前對(duì)氧化膜進(jìn)行有效去除，在后續(xù)的焊接過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生氣孔、夾雜等缺陷，給焊縫力學(xué)性能帶來(lái)不利影響。因此，一般采用氣動(dòng)砂輪與手工刮削的方式在焊接前對(duì)表層氧化膜進(jìn)行去除。這種方式生產(chǎn)效率低，且對(duì)氧化膜的去除不均勻、表面質(zhì)量差，還會(huì)導(dǎo)致未去除干凈的氧化膜殘留在金屬內(nèi)，對(duì)后續(xù)焊縫質(zhì)量帶來(lái)嚴(yán)重影響。

作為激光加工技術(shù)的一個(gè)分支，短脈沖激光加工在近幾年被廣泛關(guān)注。所用的激光脈沖的寬度在飛秒(fs)到納秒(ns)之間。由于脈沖的作用持續(xù)時(shí)間短，加工區(qū)域熱擴(kuò)散影響小，可以有效改善加工效果，其表面形成的微結(jié)構(gòu)的質(zhì)量比用長(zhǎng)脈沖加工高得多。超短脈沖激光(納秒量級(jí))，同時(shí)結(jié)合振鏡對(duì)陽(yáng)極氧化鋁合金表面進(jìn)行處理，超短脈沖激光可與材料產(chǎn)生光、熱、沖擊波等效應(yīng)，能在瞬時(shí)短時(shí)產(chǎn)生超高光強(qiáng)，使表層氧化膜破裂、汽化，且超脈沖激光具有精確且低的損傷閾值，可有效避免母材熔化。而且，由于激光加工是無(wú)接觸的加工方式，對(duì)工件不產(chǎn)生沖擊，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。

綜上，傳統(tǒng)的氣動(dòng)砂輪與手工刮削方法難以滿足鋁合金構(gòu)件表面陽(yáng)極氧化膜的高效、高可靠性、高質(zhì)量去除需求，為此，采用脈沖激光去除方式，該方式屬于無(wú)接觸加工方式，對(duì)工件不產(chǎn)生沖擊，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。與傳統(tǒng)的氣動(dòng)砂輪及手工刮削相比，操作簡(jiǎn)單，可達(dá)性好，生產(chǎn)效率高。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種鋁合金構(gòu)件表層陽(yáng)極氧化膜的激光去除方法，能夠解決現(xiàn)有氣動(dòng)砂輪與手工刮削方式生產(chǎn)效率低、氧化膜去除不均勻、表面質(zhì)量差，氧化膜殘留等問(wèn)題，為鋁合金構(gòu)件表層陽(yáng)極氧化膜的高效、高可靠性、高質(zhì)量去除提供一種可行的方案。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種鋁構(gòu)件表層陽(yáng)極氧化膜的激光去除方法包括以下步驟：

S1、對(duì)表面有陽(yáng)極氧化層的鋁合金構(gòu)件采用激光進(jìn)行處理，從而去除鋁合金構(gòu)件表面的陽(yáng)極氧化膜；

S2、通過(guò)振鏡對(duì)激光光束進(jìn)行反射和定位，使其以高速傳輸?shù)焦ぜ砻妫阡X合金構(gòu)件的表面需去除陽(yáng)極氧化層的區(qū)域進(jìn)行掃描，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面及大面積區(qū)域氧化膜的去除。

進(jìn)一步，采用短脈沖激光作用于鋁合金表面的陽(yáng)極氧化膜，使氧化膜破裂、蒸發(fā)燒損從而去除。

進(jìn)一步，所述步驟S1中，金屬表面陽(yáng)極氧化膜激光去除后殘留在構(gòu)件表面的氧化膜厚度≦5μm。

進(jìn)一步，所述步驟S1中，在激光去除陽(yáng)極氧化膜過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖激光參數(shù)，靈活調(diào)整氧化膜去除厚度，同時(shí)不造成對(duì)鋁合金基體的熱損傷。

進(jìn)一步，所述脈沖激光參數(shù)包括脈寬、頻率、脈沖能量、掃描次數(shù)。

進(jìn)一步，所述步驟S2中，通過(guò)對(duì)振鏡掃描速度、激光頭運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)控實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面及大面積區(qū)域氧化膜的高效去除。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、相比氣動(dòng)砂輪與手工刮削手段，短脈沖激光去除陽(yáng)極氧化膜可靠性高、表面質(zhì)量好、均勻性好；

2、可根據(jù)實(shí)際需求，通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖激光參數(shù)靈活調(diào)控氧化膜去除厚度，增大工藝可控性；

3、采用振鏡對(duì)激光光束進(jìn)行反射和定位，相比氣動(dòng)砂輪與手工刮削手段的空間可達(dá)性好，更適用于復(fù)雜曲面構(gòu)件；

4、由于激光加工的非接觸特性，對(duì)工件不產(chǎn)生沖擊，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形。與傳統(tǒng)的氣動(dòng)砂輪及手工刮削相比，操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，有利于大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的鋁合金構(gòu)件待焊接頭(對(duì)接、搭接)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)鋁合金表層陽(yáng)極氧化膜的激光去除過(guò)程示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的通過(guò)對(duì)振鏡掃描速度、激光頭運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)控實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面及大面積區(qū)域氧化膜高效去除過(guò)程的示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)陽(yáng)極氧化鋁構(gòu)件采用激光去除氧化膜后橫截面金相照片；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的陽(yáng)極氧化鋁構(gòu)件未進(jìn)行激光處理直接施焊以及采用激光去除氧化膜后得到的焊縫。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。