[發明專利]一種去除金屬表面隱身涂層的高能短脈沖激光加工方法

有效

• 申請號: 201810116219.6
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108406090B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 羅學昆;于洋;湯智慧;王欣;王強;艾瑩珺;宋穎剛
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00
• 代理公司: 11008 中國航空專利中心
• 代理人: 李建英

本發明屬于激光加工技術，涉及一種去除金屬表面隱身涂層的高能短脈沖激光加工方法。在隱身涂層表面覆蓋一層與所用激光波長相匹配的膜，利用高能短脈沖激光照射膜，通過控制激光參數、搭接率和掃描路徑對隱身涂層表面進行激光掃描處理，然后去掉膜，再將隱身涂層從金屬構件表面快速剝離去除。本發明針對鋁合金、鈦合金或鋼等零件表面的隱身涂層的去除要求，可去除大面積的涂層，對金屬基體影響小，具有精度高、可控性好、綠色環保、快速高效等優點，適用性廣。該技術還可在模具加工、汽車維修、涂層生產等領域應用，前景廣闊。

技術領域

本發明屬于激光加工技術，涉及一種去除金屬表面隱身涂層的高能短脈沖激光加工方法。

背景技術

高性能先進飛機的表面通常覆蓋一層較厚的隱身涂層，該涂層為無機物添加改性的有機涂層，不透光，厚度超過0.1mm，具有吸波、減少紅外輻射等作用，可減少飛機被雷達和紅外線追蹤儀發現的幾率。由于該涂層涂覆在飛機外表面，受到高速氣流的沖刷，因此要求涂層與飛機金屬構件表面具有較高的結合力。同時，由于氣流沖刷和外物撞擊等因素作用，涂層在服役一段時間后將失效，應及時維修或更換，需要將涂層快速剝離去除后，再涂覆新涂層。

目前，去除這種隱身涂層的方法一般有兩種：一種是采用人工砂紙打磨去除的方法，該方法具有操作簡單、適用性廣等優點，但是人工成本消耗大，且存在過程不可控、易損傷金屬表面等缺點，也不適合針對飛機外表面大面積涂層的去除；另一種是采用激光燒蝕去除方法，該方法可精準去除涂層，但是在操作現場會產生明火和大量煙塵，存在失火的風險，且對環境污染較大。

發明內容

本發明正是針對上述隱身涂層去除需求而設計提供了一種去除金屬表面隱身涂層的高能短脈沖激光加工方法。

本發明解決上述問題的技術方案是：在隱身涂層表面覆蓋一層與所用激光波長相匹配的膜，利用高能短脈沖激光照射膜，通過控制激光參數、搭接率和掃描路徑對隱身涂層表面進行激光掃描處理，然后去掉膜，再將隱身涂層從金屬構件表面快速剝離去除；具體工藝步驟如下：

(1)在金屬構件無涂層的背面粘貼減震材料，并固定在機器人的夾具上，將帶隱身涂層的一面對準激光出光口；

(2)在隱身涂層表面形成一層厚度均勻的膜，膜為固態時，將膜粘貼在隱身涂層表面，厚度為0.5mm～10mm，膜為液態時，液體噴口置于激光光斑的上方，使激光光斑處形成厚度均勻的流動液膜，厚度為0.5mm～5mm；

(3)采用直徑為Φ1mm～Φ25mm的圓形聚焦光斑或者邊長為1mm～20mm的方形聚焦光斑照射膜，激光脈沖寬度為1ns～50ns，頻率1Hz～10Hz，激光光束與膜表面的夾角為45°～ 90°，激光脈沖的峰值功率密度達到1MW/cm²以上，光斑搭接率≤70％，當搭接率為0時，相鄰兩個光斑邊緣相切，光斑掃描方式為逐點、逐列或逐層掃描，直至待去除的隱身涂層區域被完全掃描輻照一次；

(4)關閉激光出光口，去掉膜，從激光掃描區域的邊緣將隱身涂層剝下；

(5)若隱身涂層無法剝離，重復上述步驟(1)～(4)，直至隱身涂層被完全去除。

所述金屬構件的材質為鋁合金、鈦合金或鋼中的任一種。

所述隱身涂層為無機物添加改性的有機涂層，涂層不透光，涂層厚度大于0.1mm。

所述減震材料為橡膠、海綿、樹脂、金屬等材料。

所述膜的材質為水、硅油、玻璃、PVC、丙烯酸合成樹脂或丁苯透明樹脂中的任一種。