[發明專利]一種遠距離金屬零件表面激光除銹防腐裝置及方法

有效

• 申請號: 202010630540.3
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111871968B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 朱海紅;楊旭;段軍;鄧磊敏;張寶鵬;王怡龍;阮綜凱;龐靜希
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B08B7/00
• 分類號: B08B7/00;B08B13/00;C23F15/00;G02B26/10
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發明公開了一種遠距離金屬零件表面激光除銹防腐裝置及方法，屬于金屬材料除銹防腐應用技術領域，包括：移動機構，根據設定的路徑行進至所需除銹零件附近；激光器，產生除銹和防腐所需激光；振鏡及光路系統包括動態聚焦鏡、激光測距儀、CCD相機、氣體噴射裝置和振鏡；激光測距儀測量動態聚焦鏡與零件表面的距離；動態聚焦鏡實時調整焦距，使激光在零件表面的功率密度穩定；CCD相機獲取零件表面照片，實時監控除銹防腐過程；振鏡將激光對零件表面進行掃描，以使零件除銹和防腐；氣體噴射裝置向除銹后的零件噴射氣體，并結合激光掃描，完成防腐處理。本發明解決了遠距離金屬零件的除銹和防腐，有效降低金屬零件維護次數和延長壽命。

技術領域

本發明屬于金屬材料除銹防腐應用技術領域，更具體地，涉及一種遠距離金屬零件表面激光除銹防腐裝置及方法。

背景技術

金屬零件因長時間暴露在空氣中會產生銹蝕，全世界每年因金屬零件生銹而報廢的金屬零部件數不勝數，約占全年金屬總產量的1/3，其造成的直接經濟損失高達7000萬美元，我國因金屬銹蝕而造成的直接經濟損失占國民生產總值的4％。因此金屬零件的除銹和防腐研究至關重要。某些金屬零件由于結構需要被安裝在操作人員不方便觸及的位置，如高空或者危險的環境中等等，此類金屬零件的安裝位置成為金屬零件除銹和防腐的阻礙，因此需要遠距離對此類金屬零件進行除銹和防腐作業。

傳統金屬零件除銹防腐作業一般使用酸堿等化學試劑在金屬零件表面進行發黑發藍處理，對操作人員要求較高的同時還對環境造成危害；而激光作為高能激光束，能夠氣化金屬零件表面銹漬，并且在空氣或者氧氣的環境下能夠使金屬零件表面產生致密的氧化層，保護金屬零件的內層金屬不被氧化，達到除銹防腐一體化的效果。因此對于金屬零件來說，遠距離激光除銹防腐一體化才是最具有應用價值的經濟效益的方式。

專利號為CN208583736U，專利名稱為“一種用于高壓帶電設備的激光除銹裝置”，提出了利用脈沖激光器手持近距離高壓帶電金屬零件的除銹裝置，實現在不拆卸待除銹零件的前提下由人工手持裝置進行近距離激光除銹。華中科技大學王澤敏等人(Parametersand surface performance of laser removal of rust layer on A3 Steel)、新加坡義安理工學院Chen G X等人(High-power fibre laser cleaning for green shipbuilding)和上海船舶工藝研究所劉洪偉等人(船用板材激光除銹應用技術)對鋼板表面進行除銹，獲得較好效果，其中劉洪偉等人達到Sa1-1/2級潔凈度，腐蝕性能與傳統噴砂工藝防腐相當。上述文獻或專利均實現了近距離的金屬表面除銹，并且存在激光除銹后金屬抗腐蝕性能提升現象，但是均未實現遠距離金屬零件激光除銹防腐一體化。

專利“一種用于電力設備的遠程激光除銹裝置”(CN201810755984)和云南電網有限責任公司電力科學研究院楊明昆等人的論文《隔離開關的米級遠距離激光除銹工藝研究》實現了2米遠距離金屬表面激光除銹。專利“一種遠程自動激光清洗系統”(CN201821306317)發明了一種遠程小功率激光清洗系統，工作距離可達30-150m。上述專利均實現了米級遠距離的金屬表面除銹，但是未實現遠距離金屬零件激光除銹防腐一體化。

專利“防銹不銹鋼雕刻”(CN201610988532)及西安航天復合材料研究所韓紅敏等人的論文《鋁合金的一種激光表面處理方法》利用脈沖激光分別對不銹鋼和鋁合金進行表面鈍化，達到防腐效果；艾克斯馬賽大學A.Pereira等人(XeCl laser treatment of steelsurface；Laser treatment of a steel surface in ambient air)利用XeCl準分子激光器對鋼和銅表面進行鈍化，達到防腐效果。這些文獻或專利實現了金屬表面防腐，但是均未實現遠距離金屬零件激光除銹防腐一體化。