一种复合式激光清洗终端及加工方法与流程

本申请涉及清洗领域，具体涉及一种复合式激光清洗终端及加工方法。

背景技术：

管道在生产和使用过程中为了更好的防腐，需要在管道表面除锈除氧化层金属及非金属毛化以增加附着力提高防腐能力。目前所使用的喷砂技术，在使用过程中不仅产生大量粉尘对空气水域严重污染，而且砂本身也是一种耗材在运输储存及使用都会产生非常高的成本。

激光管道表面处理技术在使用过程中不仅使用的是清洁能源而且不产生二次污染。因为只使用电能所以运行成本非常低。激光管道表面处理技术满足管道表面处理工艺的同时完全的解决了环境污染问题。

目前市面上有一种清洗-毛化复合激光输出头，是将一束激光分成两束来进行清洗和毛化的功能。该装备先将激光分束，然后通过两个不同位置的反射聚焦镜改变光束方向，很明显这个装备在反射聚焦部位光束中间位置必定有能量损失和干涉现象，同时发射聚焦镜片加工精度无法保证，只有理论的可能性，另外它的缺点是分束的激光焦距无法自由调整；光路结构繁琐，结构件和光学镜片规格复杂很难加工并用于市场。

技术实现要素：

本申请提供一种复合式激光清洗终端及加工方法，将若干独立的激光光路整合在一起，实现多个光路输出的激光同时作用在材料表面一个极小的区域内，同步实现清洗和毛化的功能，极大的提高了效率。

根据一方面，提供了一种复合式激光清洗终端，它至少包括：

一清洗装置，其用于发出清洗光束；

一毛化装置，其用于发出毛化光束；以及

一枪头座，其用于整合清洗装置和毛化装置，且所述枪头座上配置有改变清洗光束与毛化光束间距的调整组件。

进一步的，所述的清洗装置数量为两组，分别通过调整组件配装在枪头座的两侧，毛化装置设于两清洗装置之间。

进一步的，所述清洗终端还包括将清洗装置、毛化装置以及枪头座内置的罩体，所述罩体底部向下贯通有使清洗光束和毛化光束射出罩外的槽口。

进一步的，在罩体的槽口下端设置抽尘嘴，所述抽尘嘴通过抽尘管连接抽尘装置。

进一步的，所述清洗终端还包括吹气装置，所述吹气装置具有一挡板和一吹气嘴，所述的挡板用于固定所述抽尘嘴，所述的吹气嘴设置在槽口与抽尘嘴之间，其吹气方向朝挡板设置。

进一步的，所述吹气嘴由若干吹气管组成，吹气管与吹气管之间构成夹缝，使光束从所述夹缝穿过，所述吹气管的吹气方向朝挡板倾斜向下设置，与挡板形成夹角。

进一步的，所述的抽尘嘴为上下开口的喇叭结构，外壁具有向外延伸、并连接抽尘管的凸部。

根据另一方面，提供了一种复合式激光清洗加工方法，是将三个相互独立的激光进行复合形成两种不同类型的激光器，使激光器发出两道作用在待处理材料表面的清洗光束和一道作用在待处理材料表面的毛化光束，其中，激光的运行方向是一道清洗光束在前、一道毛化光束在中、一道清洗光束在后。

进一步的，激光器内的多光路系统把光束进行整合，使光斑聚集到0.1-0.3mm大小，并使光斑轨迹运动速度在1000-8000mm/s下进行清洗作业。

进一步的，激光器输出的单脉冲能量在0-1000mj之间，单脉冲频率在1-20khz之间。

依据上述实施例的清洗终端和加工方法，可以得知，本发明具有以下有益效果：

1、可以单独调节光路、便于后期维修、节约项目的整体成本、显著提高工作效率；

2、三个光路两两光路间的工作距离可调，并且可拆卸为单独手持枪头使用，使得此款枪头的使用场景多样化、人性化、便携化；

3、此复合激光清洗终端适合产品多样化，可适用于弧面、平面、曲面等不同结构的产品；

4、配有抽尘装置和吹气装置，可避免产品表面因为清洗后飞溅物引起的二次污染，同时对镜头起到保护作用。

附图说明

图1为本申请清洗终端的整体结构示意图。

图2为本申请清洗终端的内部结构示意图。

图3为本申请清洗终端内部结构的另一角度图。

图4为清洗装置的立体结构示意图。

图5为枪头座的结构示意图。

图6为吹气嘴的立体结构示意图。

图7为管道表面处理前和处理后对比图。

图8为焊缝表面处理前和处理后对比图

图中所示的附图标记：10、罩体；101、槽口；20、清洗装置；30、毛化装置；40、枪头座；401、弧形槽面；402、导向孔；403、斜面；50、调整组件；51、滑座；52、导杆；53、滑块；54、调节帽；60、抽尘嘴；61、抽尘管；601、凸部；70、吹气装置；71、挡板；72、吹气嘴；721、吹气管；722、夹缝；80、光束；90、装夹座。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

请参考图1-图6，是本申请激光装备的一种复合式激光清洗终端，即一种激光输出头装置，它包括两清洗装置20、一毛化装置30以及一枪头座40，其中，清洗装置20和毛化装置30用来发出清洗光束80和毛化光束80，枪头座40采用图5所示结构，具有一中间位置的上弧形槽面401、两侧壁的斜面403以及中部开设的若干导向孔402，弧形槽面401用以与装夹座90配合夹持固定毛化装置30，而两侧的斜面403用以配置调整组件50，在调整组件50上配装装夹座90使清洗装置20得以安装，进而可以使两清洗装置20实现双轴光路设计，毛化装置30实现单轴光路设计。

当调整组件50采用由滑座51、导杆52、滑块53以及调节帽54的设计，将滑座51固定在斜面403，滑块53套设在导杆52，通过转动调节帽54驱动滑块53和两侧的装夹座90移动时，可以使三个光路两两光路间的工作间距可调，并可以拆卸为单独手持枪头使用，使得此款枪头的使用场景多样化、人性化、便携化。

在上述实施例中，如图3所示，所述清洗终端还包括将清洗装置20、毛化装置30以及枪头座40内置的罩体10，所述罩体10底部向下贯通有使清洗光束80和毛化光束80射出罩外的槽口101；在罩体10的槽口101下端设置抽尘嘴60，抽尘嘴60的外壁具有一倾斜凸部601，所述凸部601通过抽尘管61连接抽尘装置(未图示)。

优选的，所述清洗终端还包括吹气装置70，所述吹气装置70具有一挡板71和一吹气嘴72，所述吹气嘴72由若干吹气管721横向布置组成，气管之间形成夹缝722，使光束从夹缝722中穿过，在该优选方案中，用挡板71固定上下开口、且为喇叭结构的抽尘嘴60，使整个清洗终端的结构更为紧凑，同时，将吹气嘴72设置在槽口101与抽尘嘴60之间，让吹气方向朝挡板71倾斜向下设置，与挡板71形成夹角，使得在吹气时，形成向下的气流，避免镜头受到损坏。

采用复合式激光清洗加工方法主要是利用多种不同的波长和不同的光束质量的特性，对管道表面做清洁处理和毛化。

该加工方法主要是将三个相互独立的激光进行复合形成两种不同类型的激光器，使激光器发出两道作用在待处理材料表面的清洗光束和一道作用在待处理材料表面的毛化光束，其中，光斑聚焦到0.1-0.3mm大小，控制光斑轨迹能够在1000-8000mm/s的运作速度工作，激光的运作方向是一道清洗光束在前、一道毛化光束在中、一道清洗光束在后；下面结合实施例进一步说明。

实施例一

本实例针对管道100-300微米的锈的清洁并对清洁后的金属层进行毛化同时保证锚坑深度达到50-90um。

采用光纤激光器90kw峰值功率和20k频率100ns的脉宽，光斑轨迹运动速度以6000mm/s对表面的100-300微米进行清洗同时以600mj的单脉冲能10k的频率，光斑轨迹的运行速度以5000mm/s，光路系统的移动速度以30mm/s对金属进毛化。利用锈和金属本身光物理性能差异进行锈蚀清洁同时采用50j/mm²的单位面积能量对金属进行毛化，使其锚坑深度达到70微米。

实施例二

本实施例针对管道焊缝表面进行清洁毛化同时保证焊缝的锚坑深度达到50-59um。

采用光纤激光器20kw峰值功率和40k频率60ns的脉宽，光斑轨迹运动速度以6000mm/s对表面的50-90微米的锈进行清洗同时以700mj的单脉冲能12k的频率，光斑轨迹的运行速度以5000mm/s，光路系统的移动速度以30mm/s对金属进行毛化，利用焊缝表面物质和金属本身光物理性能差异进行锈蚀清洁同时采用40j/mm²的单位面积能量对金属进行毛化，使其锚坑深度达到60微米。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。