[發明專利]大型構件長焦深線光斑激光清洗方法

在審

• 申請號: 201910014451.3
• 申請日: 2019-01-07
• 公開（公告）號: CN109433745A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 郭斌;徐杰;單德彬;張東赫
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B08B7/00
• 分類號: B08B7/00;B08B13/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張德才

本發明公開了大型構件長焦深線光斑激光清洗方法，包括以下步驟：將大型復雜曲面工件放置在工作臺上，調節激光清洗工作頭對準所述大型復雜曲面工件，調節所述激光清洗工作頭與所述大型復雜曲面工件中待清洗表面的距離，使所述待清洗表面均位于焦深范圍內，保持激光光束所照射區域激光能量密度相等；啟動光纖激光器給所述激光清洗工作頭提供激光光束，所述激光光束提供的能量高于所述待清洗表面的閾值且低于所述大型復雜曲面工件基體的損傷閾值，同時保持所述激光光束的焦深≥60mm；所述激光清洗工作頭沿掃描路徑進行清洗，從而使本發明適用于大型復雜曲面，且其清洗效率高、清洗質量好。

技術領域

本發明涉及激光清洗技術領域，特別是涉及大型構件長焦深線光斑激光清洗方法。

背景技術

針對飛機、高鐵、輪船等結構的大型復雜構件表面，傳統清洗方式多為機械清洗與化學藥劑清洗。構件清洗面積大、表面結構復雜，其清洗過程勞動量大，工作環境惡劣，容易對環境造成威脅。隨著人們對環保以及安全意識的日益增強，激光清洗技術逐漸進入到人們的視野。目前激光清洗技術在國內一些行業已得到應用，市場上也出現了一些激光清洗設備，目前市場較為常見的激光清洗方法為通過掃描振鏡的方式進行清洗，但對于大型復雜構件來說，存在著以下問題：(1)工作頭輸出光束能量分布不均勻而導致清洗不均勻；(2)工作頭輸出光束焦深短，對于曲面或是復雜構件出現清洗不均勻、不徹底的情況，因此對于大型復雜構件的激光清洗，清洗效率較低，基體易損傷，清洗質量較差。

發明內容

本發明的目的是提供大型構件長焦深線光斑激光清洗方法，以解決上述現有技術存在的問題，使本發明適用于大型復雜曲面，且其清洗效率高、清洗質量好。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供了大型構件長焦深線光斑激光清洗方法，包括以下步驟：將大型復雜曲面工件放置在工作臺上，調節激光清洗工作頭對準所述大型復雜曲面工件，調節所述激光清洗工作頭與所述大型復雜曲面工件中待清洗表面的距離，使所述待清洗表面均位于焦深范圍內，保持激光光束所照射區域激光能量密度相等；啟動光纖激光器給所述激光清洗工作頭提供激光光束，所述激光光束提供的能量高于所述待清洗表面的閾值且低于所述大型復雜曲面工件基體的損傷閾值，同時保持所述激光光束的焦深≥60mm；所述激光清洗工作頭沿掃描路徑進行清洗。

進一步，所述光纖激光器至少包括一臺，所述光纖激光器輸出光斑為圓形或方形高斯光斑。

進一步，所述激光光束的線光斑尺寸為：光斑長度≥100mm，寬度≤0.3mm。

進一步，焦距范圍內所述激光光束的光斑能量均勻性不小于85％。

進一步，所述掃描路徑的方向為所述大型復雜曲面工件的污染物厚度或污染物清洗難度沿所述激光光束的光斑寬度方向。

進一步，所述掃描路徑為S型路徑。

進一步，所述激光清洗工作頭內設有控制系統并能控制所述光纖激光器的輸出參數與所述激光清洗工作頭的運動軌跡及速度，當所述控制系統中激光測距傳感器測量所述大型復雜曲面工件處于所述激光光束的焦深范圍內時，進行正常的激光清洗工作；當所述激光測距傳感器測量所述大型復雜曲面工件不處于激光焦深范圍內時，所述控制系統發出信號，將所述激光清洗工作頭移動使所述大型復雜曲面工件處于所述激光光束的焦深范圍內，再進行清洗工作。

進一步，采用所述大型復雜曲面工件的表面顏色對比檢測激光清洗質量。

本發明相對于現有技術取得了以下技術效果：

本發明將大型復雜曲面工件放置在工作臺上，調節激光清洗工作頭與待清洗表面至合適距離，使待清洗表面均位于焦深范圍內，保持激光光束所照射區域激光能量密度相等，并保持激光光束的焦深≥60mm，在此條件下，激光清洗工作頭沿掃描路徑進行清洗，使激光清洗工作頭適用于大型復雜曲面工件的清洗，且其清洗效率高、清洗質量好。