[發明專利]一種去除鈦合金表面氧化皮的激光清洗方法

在審

• 申請號: 202011180431.2
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112371653A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 王利華;王力強;鄧琦;唐麗華;王春明;王軍;張威
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司;武漢翔明激光科技有限公司
• 主分類號: B08B7/00
• 分類號: B08B7/00;B08B13/00;B08B15/04
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙凱

本發明公開了一種去除鈦合金表面氧化皮的激光清洗方法，屬于鈦合金清洗技術領域，其特征在于，包括以下步驟：a、激光聚焦于工件，啟動控制器；b、調整激光頭角度，使激光束沿清洗面法向方向射入；c、開啟煙霧凈化器和掃描振鏡，啟動脈沖激光器，清洗鈦合金表面氧化皮；d、清洗完預設次數后，激光清洗停止；e、目視觀察清洗區域是否清洗干凈，已清洗區域露出鈦合金金屬光澤，沒有氧化皮殘留為清洗干凈，否則重復步驟b?步驟d。本發明利用脈沖激光束作用于鈦合金表面氧化皮，使氧化皮發生熔化、汽化和燒蝕物理化學變化從而被徹底去除，去除方法綠色環保、效率高并且不損傷鈦合金表面，極大的提高了清除效果。

技術領域

本發明涉及到鈦合金清洗技術領域，尤其涉及一種去除鈦合金表面氧化皮的激光清洗方法。

背景技術

鈦合金具有優良耐蝕性、密度小、高比強度及較好的韌性和焊接性的特點。在航空航天領域得到廣泛的應用。在航空制造應用中，鈦合金經過高溫熱成型后，其表面易形成一層致密的氧化皮，既影響其外觀、與其他涂層的結合力，又對后續的焊接質量具有非常明顯的負作用。由于表面氧化皮與部件連接緊密，如果工件形狀復雜，就會加大表面氧化皮去除難度。

國內對于鈦合金氧化皮去除主要采用堿爆工藝，即先浸入熔融堿中然后酸洗，此種方法易造成鈦合金半成品過早時效強化，可能使鈦合金表面氫脆腐蝕，且此工藝生產環境差、能源消耗大、環境污染嚴重。另外一種方法是酸洗，氫氟酸、硝酸用量較高，酸霧揮發污染嚴重，并且會增加鈦合金吸氫量。

公開號為CN 107338449A，公開日為2017年11月10日的中國專利文獻公開了一種鈦合金表面氧化皮激光清洗方法，其步驟為：

1)用毛刷將含氧化皮的鈦合金表面在水中進行刷洗，是為了去除鈦合金表面大顆粒物質；

2)將步驟1)中的樣置于激光清洗器下，調整激光清洗器參數，對鈦合金表面的氧化皮進行清洗；

3)將步驟2)中清洗好的樣經過水洗5s后，再用酒精擦拭，最后用吹風機吹干即可得到干凈且光亮的鈦合金表面；利用3D視頻顯微鏡對清洗后的鈦合金表面進行觀察未發現基體損傷。

該專利文獻公開的鈦合金表面氧化皮激光清洗方法，雖然能夠清洗鈦合金表面，但是鈦合金表面的氧化皮很難被徹底清除，清除效率低，清除效果欠佳。

發明內容

本發明為了克服上述現有技術的缺陷，提供一種去除鈦合金表面氧化皮的激光清洗方法，本發明利用脈沖激光束作用于鈦合金表面氧化皮，使氧化皮發生熔化、汽化和燒蝕物理化學變化從而被徹底去除，去除方法綠色環保、效率高并且不損傷鈦合金表面，極大的提高了清除效果。

本發明通過下述技術方案實現：

一種去除鈦合金表面氧化皮的激光清洗方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、將鈦合金固定在清洗平臺上，將激光清洗設備移到工作工位，調節激光清洗頭與工件的距離，使激光聚焦于工件，啟動控制器；

b、通過控制器設定工藝參數，設定平均功率為20-200W、激光重復頻率為10-200kHz、可調脈寬為8-500ns和脈沖能量為0.5-20mJ，調整激光頭角度，使激光束沿清洗面法向方向射入；

c、通過控制器開啟煙霧凈化器和掃描振鏡，啟動脈沖激光器，開始清洗鈦合金表面氧化皮；

d、清洗完預設次數后，關閉脈沖激光器、掃描振鏡和煙霧凈化器，激光清洗停止；

e、目視觀察清洗區域是否清洗干凈，已清洗區域露出鈦合金金屬光澤，沒有氧化皮殘留為清洗干凈，否則重復步驟b-步驟d，直至清洗干凈。