一种Al-Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种Al‑Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺。所述激光清洗工艺包括：利用纳秒脉冲光纤激光器对Al‑Mg合金表面进行清洗；其中，清洗参数为：脉冲能量：16‑24mJ；脉冲频率：18‑28KHz。采用本发明专利技术所述清洗工艺可在保证不损伤Al‑Mg合金母材的情况下，实现有效地清洗基底表面杂质，从而替代传统的机械打磨方式。

【技术实现步骤摘要】
一种Al-Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺
本专利技术涉及一种Al-Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺，属于激光加工

技术介绍
在铝合金材料焊接前，为保证焊接质量，需提前对焊接部位的氧化膜、油污等杂质进行清理，减少焊接气孔、夹渣等焊接缺陷。目前常规清理方法是采用机械式打磨处理。这种方法存在劳动轻度大、打磨后粉尘飘散，极易污染环境；特别是对于Al-Mg铝合金，由于激光清洗过程中高能术激光作用，在材料表面会一定程度损伤母材机理，对母材造成损伤。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种Al-Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺，其可替代传统的铝合金焊前机械打磨工艺，解决铝合金焊前打磨，采用常规机械打磨方式存在的劳动强度大、污染严重问题，同时提高清理效率，实现“绿色”清洗。本专利技术采用的技术方案如下。一种Al-Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺，包括：利用纳秒脉冲光纤激光器对Al-Mg合金表面进行清洗；其中，清洗参数为：脉冲能量(Ep)：16-24mJ；脉冲频率(NOP)：18-28KHz。优选地，所述脉冲能量为16-20mJ，19-21mJ，或20-24mJ。优选地，所述脉冲频率为18-20KHz，20-24KHz，或24-28KHz。进一步地，所述激光清洗工艺中，工作距离工件表面：100mm。进一步地，所述激光清洗工艺中，波长：1064nm。进一步地，所述激光清洗工艺中，脉冲宽度：100ns。进一步地，所述激光清洗工艺中，功率：500W。本专利技术所述的激光清洗方法适用于大多数Al-Mg合金母材的焊接前清洗，尤其适用于轨道车辆常用的Al-Mg合金工件的焊接前清洗。作为本专利技术优选的实施方式之一，所述Al-Mg合金工件表面激光清洗工艺中，清洗参数为脉冲能量：16-24mJ；脉冲频率：18-20KHz。作为本专利技术优选的实施方式之一，所述Al-Mg合金工件表面激光清洗工艺中，清洗参数为脉冲能量：16-18mJ；脉冲频率：18-20KHz。作为本专利技术优选的实施方式之一，所述Al-Mg合金工件表面激光清洗工艺中，清洗参数为脉冲能量：19-21mJ；脉冲频率：18-20KHz。作为本专利技术优选的实施方式之一，所述Al-Mg合金工件表面激光清洗工艺中，清洗参数为脉冲能量：22-24mJ；脉冲频率：18-20KHz。本专利技术通过对Al-Mg铝合金母材及焊接接头激光清洗研究，确定合理的激光清洗工艺窗口，为批量自动清理提供实现的可能，克服了传统机械打磨的劳动强度高、污染严重的问题，达到了“绿色”清洗的效果。本专利技术所述技术方案所取得的具体技术效果如下：(1)首次完成Al-Mg铝合金激光清洗工艺参数的确定，明确Al-Mg铝合金材料表面的激光清洗的最佳脉冲能量范围为16-24mJ，脉冲频率为18-28KHz。(2)通过微观表面结构、氧化层横截面、材料表面化学元素成分、纵向深度元素、表面粗糙度对比、表面硬度对比、表面亲疏水性对比等，进行对比分析，验证上述工艺参数的合理性。(3)工艺参数的确定为后续成Al-Mg铝合金实现自动化清洗提供理论支撑。附图说明图1为本专利技术所述清洗工艺的工艺参数确定技术路线图。图2为不同激光参数下Al-Mg铝合金的清洗结果。图3为不同激光参数下清洗Al-Mg铝合金表面的SEM显微照片。图4为不同激光参数下Al-Mg铝合金清洗表面GDOES纵向深度元素分析。图5(A)为3D干涉测量所得的形貌图像初始表面。图5(B)为实施例2清洗后的表面。图6(A)为亲水性接触角测量所得图像初始表面。图6(B)为实施例2条件下清洗后的表面。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。针对Al-Mg-Zn铝合金材料表面，采用不同的激光脉冲能量(Ep)和/或不同数量的脉冲频率(NOP)进行清理；使用数码相机，光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)记录激光清洁铝合金的表面形态；使用能量色散X射线光谱仪(EDX)评估清洁过的表面的组成，以确定不同组合对基材的损伤以及熔化来寻找工艺清洗阈值，为大面积清理选择合适的工艺参数。确定试验参数基本范围：激光脉冲能量(Ep)选择4-32mJ不同数量的脉冲频率(NOP)12-28KHz工作距离工件表面：100毫米激光清洗系统：选用ALT公司生产的型号为ALT-LC-NP-500的纳秒脉冲光纤激光清洗系统。其具体参数如下，该激光器能提供的光源的最长波长为1064nm，激光所具有的脉冲宽度为100ns，激光器的重复频率为2KHz到500KHz，最高的功率为500W。考察各实施例及对比例的清洗效果。具体见下表。(1)宏观表面确认表1(2)光学表征使用白光显微镜(GT视觉模型GXCAM-H5)进行观察表征。表2(3)表面清洁度，见图2。(4)微观表面结构分析，见图3。(5)纵向深度元素分析，见图4。(6)表面粗糙度对比分析，见图5(A)、图5(B)。(7)表面亲疏水性对比分析，见图6(A)、图6(B)。(8)表面化学成分对比分析。表3虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本专利技术作了详尽的描述，但在本专利技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本专利技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本专利技术要求保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al‑Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺，其特征在于，包括：利用纳秒脉冲光纤激光器对Al‑Mg合金表面进行清洗；其中，清洗参数为：脉冲能量：16‑24mJ；脉冲频率：18‑28KHz。

【技术特征摘要】
1.一种Al-Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺，其特征在于，包括：利用纳秒脉冲光纤激光器对Al-Mg合金表面进行清洗；其中，清洗参数为：脉冲能量：16-24mJ；脉冲频率：18-28KHz。2.根据权利要求1所述的Al-Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺，其特征在于，所述脉冲能量为16-20mJ，19-21mJ，或20-24mJ。3.根据权利要求1或2所述的Al-Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺，其特征在于，所述脉冲频率为18-20KHz，20-24KHz，或24-28KHz。4.根据权利要求1-3任一所述的Al-Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺，其特征在于，所述激光清洗工艺中，工作距离工件表面：100mm。5.根据权利要求1-4任一所述的Al-Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺，其特征在于，所述激光清洗工艺中，波长1064nm，功率500W。6.根据权利要求1-5任一所述的Al-Mg合金表面氧化膜激光清洗工艺，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：程永明，方喜风，张石磊，孟祥瑞，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37