[發明專利]一種自變換雙波長激光束的手持式自適應激光清洗裝置

有效

• 申請號: 201710674371.1
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107321717B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 于艷玲;魏鑫磊
• 申請（專利權）人: 溫州職業技術學院
• 主分類號: B08B7/00
• 分類號: B08B7/00
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 陳孝政

本發明提供了一種自變換雙波長激光束的手持式自適應激光清洗裝置，包括激光器、傳輸光纖、升降對焦組件、激光測距傳感器、振鏡掃描系統、升降導向電驅組件和雙波長激光束復合系統；所述振鏡掃描系統用于實現將入射的激光束聚焦于工件表面，并使激光束按設定軌跡在工件表面進行掃描運動；在振鏡掃描系統的激光束出射端下方設置有升降對焦組件，雙波長激光束復合系統的輸入端與激光器之間通過傳輸光纖相連，經過內部光學變換后輸出雙波長復合激光束，輸出端與振鏡掃描系統的激光束入射端固定連接。本發明將兩種不同波長激光束同時作用于材料表面，從而使得可以同時對多種成分的復合型污染物進行徹底清除，使清洗質量得到大幅度提高。

技術領域

本發明屬于激光清洗領域，具體涉及一種自變換雙波長激光束的手持式自適應激光清洗裝置。

背景技術

清洗是針對材料表面的污物、銹斑或涂層，利用化學或物理原理使其發生瞬間蒸發或剝離，即達到清除對象表面附著物或表面涂層，獲得清潔的材料表面。

目前國內外的表面清洗技術主要有化學清洗和物理清洗兩類。化學清洗主要是利用化學反應去除污物中的主要化學成分，由于清洗不徹底及清洗時排放大量酸、鹽等，既污染環境又腐蝕設備，所以應用的范圍較小。相比之下，物理清洗方法是在污垢處施加物理作用(如熱、攪拌摩擦、研磨、壓力等)使其脫落，主要有以下幾種方法：

1)干冰清洗：將干冰顆粒作為噴射介質用于清理各種頑固的油脂及混合附著物。研究表明，干冰清洗應用于從金屬物質上清除非金屬污垢時效果最為明顯，因此大量用于清洗精密零件和模具的有機殘留物或污染物，不足之處在于對頑固的金屬氧化物則難以清洗徹底。

2)氣體爆破清洗：一般以惰性氣體或氮氣作為工作介質，當儲存在密閉容器內的壓縮氣體被突然釋放時，壓縮氣體將通過氣體排放口向外快速流動同時氣體體積發生膨脹，產生的震動和沖擊波可以把附著在材料表面的污染物震落，隨壓縮氣體一起離開材料表面。氣體爆破清洗對于各類油墨、油漆和涂料等頑固污漬表現出良好的性能，波音、空客等著名航空制造公司以及美國空軍均在使用氣體爆破法清洗技術為飛機脫漆，但是其不足之處在于耗材成本較高、清洗深度有限，存在微觀殘留及機械應力變形等問題。

3)高壓水射流清洗：具有很大穿透能力的高速水射流，通過沖蝕、切割、崩裂、剝離等原理來清除各類管道、冷換設備、容器、反應釜、反應塔等設備及材料表面上的高聚物、水垢、沉積物等。在各種清洗作業中，水射流清洗技術較之其它方式因具有明顯的成本低、速度快、質量高(洗凈率達99％以上)等諸多優點而受到青睞。一些重要工業部門，如石油石化企業、制糖業、火力發電廠等，已推廣應用了高壓水射流清洗技術，并取得了顯著成效。但是，高壓水射流清洗的重要不足在于會產生大量污染、有毒廢水，以及也存在微觀殘留及機械應力變形等問題。

4)超聲波清洗：利用超聲波在介質中傳播時產生的穿透性和空化沖擊波來實現除油、防銹和磷化等，配合化學試劑調節溶液的酸堿度，具有清潔度高、清洗速度快的特點。超聲波清洗技術的不足之處在于受限于清洗池設備尺寸，一般只適用于小型零部件的車間內清洗，難以做到大型零件的在線清洗，并且同樣會產生大量污染、有毒廢水。

激光清洗是近年來興起的一種新型綠色環保表面清洗技術。它通過無機械接觸的方式，使激光直接作用在污染物/氧化層上，使污染物直接發生氣化、燒蝕、光分解，最終實現精確可控的表面污染物/氧化層薄層去除，具有清洗質量高、無耗材、效率高且不產生污染廢水的突出優點。激光清洗不需使用任何化學藥劑和清洗液，清洗下來的廢料基本上都是固體粉末，體積小、易于存放、可回收，可以輕易解決化學清洗帶來的環境污染問題；激光可以通過光纖傳輸，與機器手和機器人相配合，方便地實現遠距離操作，能清洗傳統方法不易達到的部位，這在一些危險的場所使用可以確保人員的安全；激光清洗能夠清除各種材料表面的各種類型的污染物，達到常規清洗無法達到的清潔度。而且還可以在不損傷材料表面的情況下有選擇性地清洗材料表面的污染物。目前，激光清洗已經成功應用于碳鋼表面除銹、青銅類/石質類文物除污、飛機表面除漆、橡膠模具表面除殘留物、印刷電路板清洗等眾多領域。