一种航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗装置。航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗装置包括：纳秒脉冲固体激光装置，其具有发射激光的激光器、传输所述激光的光纤和用于对所述激光进行扩束、准直、聚焦形成线光斑的振镜激光工作头；夹具，配置成将待清洗零件安装在预设清洗工位；和吸尘器，所述吸尘器具有吸尘头；且所述纳秒脉冲固体激光装置发出的清洗用的激光束的光轴与所述待清洗零件的待清洗表面之间形成30°至90°的夹角，所述吸尘头与所述待清洗表面之间形成10°至30°的夹角；沿着清洗方向，所述吸尘头处于所述激光束在所述待清洗表面形成的线光斑的后侧。漆层被全部清除，不锈钢基材表面没有损伤，清洗过程绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗装置
本技术涉及航空发动机表面清洗领域，特别是涉及一种航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗装置。
技术介绍
不锈钢是在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢。不锈钢具有表面美观、耐腐蚀、抗地震、节水、卫生(无铁锈及铜绿色)、重量轻(和碳钢相比减轻1/3)、寿命长(可服役20～100年)、寿命周期成本(LCC)低等特点，同时不必经过镀色等表面处理而发挥不锈钢所固有的表面性能，属可回收再利用的绿色环保材料，是一种可以应用于多领域的钢铁材料。从目前来看：中国目前的不锈钢消耗量为人均3.4kg，已经是发展中国家用量的前列，甚至达到发达国家的用量。2016年全球不锈钢产量4578万吨，较2015年的4155万吨增长10.18％，当中2016年中国不锈钢产量为2493.8万吨，占全球总产量的54.48％。预计2017年全球不锈钢产量5000万吨，我国不锈钢产量2600万吨，同比增长3.5％，占全球总产量的52％。不锈钢产量的增加意味着不锈钢将在更为广泛的领域得到应用。对于在高温、高压或酸性等特殊环境下的不锈钢制品，通常会在其表面涂有特制的油漆。不锈钢产品本身具有较长的使用寿命，但相比较而言漆层随着服役时间的增加，表面会产生龟裂、脱落等缺陷。为此需要定期清除表面的久漆，并喷涂新漆。目前生产中常用的方法为化学清洗法和机械打磨法，两种方法都有一定的局限性。化学清洗法：对于应用于一般环境下的不锈钢表面漆层，通常采用无水乙醇或稀释剂进行溶解、剥除。对于应用于特殊环境下的不锈钢表面漆层，通常采用配制的酸性溶液进行酸洗去除。无论是使用何种溶液进行清洗，都需要准备和待清洗零部件相对应的体积的清洗槽，对于一些大型、大批量的构件应用限制较多。且化学清洗法工序复杂，环境要求高，需要加热、加压，清洗效率低，成本较高，对清洗的零部件有一定的形状要求，可控性较差，容易对没有喷涂漆层的零部件部位造成损伤。同时化学清洗法会产生有害气体，对环境和操作人员的身体造成损伤。随着我国对制造业环保要求的进一步提高，化学清洗法会被逐渐淘汰。机械打磨法：常见的机械打磨法为使用角磨机、砂纸等工具的手工打磨，或是使用喷砂、水射流的机器打磨。这一类型的方法虽能较高效的清除表面漆层，且成本低廉，但工艺可控性差，会对基材会造成损伤，产生残余应力，降低性能，同时机械打磨通常需要人员手持操作，有一定的危险性，可能对操作人员造成高能损伤，长期在除漆车间工作易患尘肺等职业病。因此，在高端制造业中，机械打磨法的应用有限。激光清洗，也称为激光剥离，是一种高效、环保的不锈钢表面漆层清洗方法，短脉冲(纳秒)激光可以使不锈钢表面的油漆在热应力的作用下，由于不锈钢基材和漆层的热膨胀系数不相同，从而漆层发生龟裂，并在脉冲激光产生的等离子体冲击波作用下，脱离基材表面。该方法为非接触式的清洗方法，自动化程度高；无需清洗耗材；配备的吸尘系统将剥离的油漆颗粒回收，不污染环境，属于绿色的清洗技术；而且，短脉冲的激光作用，近似于冷加工，不影响不锈钢基材的性能。对于金属表面漆层的激光清洗，如中国专利《飞机蒙皮除漆激光清洗系统》公告号为CN205659939U，公告日为2016年10月20日。该方法涉及航空铝合金基材表面油漆的激光清洗，所采用的激光器为CO2激光器。然而，铝合金和不锈钢相比，不锈钢对热输入更加敏感，铝合金对激光的反射能力更强，CN205659939U的专利文献不适用于不锈钢。对于金属表面漆层的激光清洗，如中国专利《一种船舶漆的激光清洗方法》，公告号为CN106001008A，公告日为2016年10月12日。该方法涉及船舶钢材表面油漆的激光清洗。船舶钢材和不锈钢相比，不锈钢对激光的反射率更高，船舶钢材的表面粗糙度更大，不锈钢对热输入更加敏感。针对船舶钢材的激光除漆，通常会采用更大的功率。CN106001008A的专利文献不适用于不锈钢。
技术实现思路
本技术的目的针对不锈钢的清洗，提供一种新颖的航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗装置，具体地针对目前航空发动机不锈钢部件表面漆层激光清洗
的研究空白，开发一种高效、节能、环保的不锈钢油漆激光清洗工艺方法，解决当前化学清洗和机械清洗所存在的效率低、基材损伤、污染排放等问题。具体地，本技术提供了一种航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗装置，其包括：纳秒脉冲固体激光装置，其具有发射激光的激光器、传输所述激光的光纤和用于对所述激光进行扩束、准直、聚焦形成线光斑的振镜激光工作头；夹具，配置成将待清洗零件安装在预设清洗工位；和吸尘器，所述吸尘器具有吸尘头；且所述纳秒脉冲固体激光装置发出的清洗用的激光束的光轴与所述待清洗零件的待清洗表面之间形成30°至90°的夹角，所述吸尘头与所述待清洗表面之间形成10°至30°的夹角；沿着清洗方向，所述吸尘头处于所述激光束在所述待清洗表面形成的线光斑的后侧。可选地，所述纳秒脉冲固体激光装置的所述激光器中，激光脉冲宽度为30ns，频率为10kHz，脉冲能量为40mJ，最大功率为400W；所述振镜激光工作头是二维平面振镜头，扫描速度为1至4.9m/min，所述线光斑的长度为0.8～75mm；所述吸尘器的功率为3kW至4kW；所述吸尘头集成于所述振镜激光工作头。可选地，所述航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗装置还包括平移装置，所述夹具安装于所述平移装置，以在所述平移装置的带动下沿所述清洗方向移动。可选地，所述平移装置包括底座、平移工作台和驱动装置；所述吸尘器和所述纳秒脉冲固体激光装置均安装于所述底座；所述平移工作台通过至少两根平行设置的导轨可滑动地安装于所述底座，所述夹具安装于所述平移工作台；所述驱动装置包括电机、减速装置、丝杠和滑块；所述减速装置连接于所述电机的输出轴，所述丝杠连接于所述减速装置，所述滑块设置于所述平移工作台的下侧，且所述滑块安装于所述丝杠，以在所述电机通过所述减速装置带动所述丝杠转动时，所述滑块及连接于所述滑块的所述平移工作台沿所述丝杠的长度方向移动。本技术实施例具有以下技术效果：本技术针对不锈钢这种反射率较高、对热输入更敏感的材料，研制了一种新型的激光清洗装置，在待清洗零件的不锈钢表面的漆层在激光清洗过程中，由于激光的热作用，以及漆层和基材的热膨胀系数的差异，不锈钢表面的漆层发生了膨胀、龟裂，再借助激光等离子体的冲击作用，从不锈钢表面剥离。凭借激光平均功率、清洗速度、线光斑长度等工艺参数的合理搭配，保证清洗过程中对不锈钢基材不造成损伤，最终不锈钢零部件表面的漆层被全部清除，同时不锈钢基材表面没有损伤，有银白色金属光泽。吸尘系统将清洗过程中产生的有害物质进行无害化处理，保证了激光清洗过程的绿色、环保。根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗装置，其特征在于，包括：/n纳秒脉冲固体激光装置，其具有发射激光的激光器、传输所述激光的光纤和用于对所述激光进行扩束、准直、聚焦形成线光斑的振镜激光工作头；/n夹具，配置成将待清洗零件安装在预设清洗工位；和/n吸尘器，所述吸尘器具有吸尘头；且/n所述纳秒脉冲固体激光装置发出的清洗用的激光束的光轴与所述待清洗零件的待清洗表面之间形成30°至90°的夹角，所述吸尘头与所述待清洗表面之间形成10°至30°的夹角；沿着清洗方向，所述吸尘头处于所述激光束在所述待清洗表面形成的线光斑的后侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗装置，其特征在于，包括：
纳秒脉冲固体激光装置，其具有发射激光的激光器、传输所述激光的光纤和用于对所述激光进行扩束、准直、聚焦形成线光斑的振镜激光工作头；
夹具，配置成将待清洗零件安装在预设清洗工位；和
吸尘器，所述吸尘器具有吸尘头；且
所述纳秒脉冲固体激光装置发出的清洗用的激光束的光轴与所述待清洗零件的待清洗表面之间形成30°至90°的夹角，所述吸尘头与所述待清洗表面之间形成10°至30°的夹角；沿着清洗方向，所述吸尘头处于所述激光束在所述待清洗表面形成的线光斑的后侧。


2.根据权利要求1所述的航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗装置，其特征在于，
所述纳秒脉冲固体激光装置的所述激光器中，激光脉冲宽度为30ns，频率为10kHz，脉冲能量为40mJ，最大功率为400W；
所述振镜激光工作头是二维平面振镜头，扫描速度为1至4.9m/min，所述线光斑的长度为0.8～75mm；
所述吸尘器的功率为3kW至4kW。


3.根据权利要求1所述的航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯杰才，赵慧峰，曾庆阳，许东，郭恪静，吴威，
申请(专利权)人：上海锐戎激光焊接技术有限公司，中制高科技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31