一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法技术

本发明专利技术公开了一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法，涉及激光清洗技术领域，包括以下步骤：S1分析激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的机理；S2分析激光清洗参数的相关性；S3设计进行激光除锈工艺试验；S4除锈后的试样进行性能测试；S5依据性能测试的结果得出激光除锈的优化工艺参数。本发明专利技术根据激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的机理和激光参数的相关性设计了试验方案，并根据性能测试结果得到了激光除锈的清洗方法，这种激光除锈参数符合军用飞机7B04铝合金除锈的实际需求，提高了除锈效率，消除了机械打磨除锈的不可控因素，具有较好的市场推广价值。较好的市场推广价值。较好的市场推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法


[0001]本专利技术涉及激光清洗
，具体为一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法。

技术介绍

[0002]由于使命任务的特殊性，服役于沿海湿热地区的飞机长期暴露在高温、高湿和高盐雾的海洋性环境中，停放和使用环境十分恶劣，致使飞机在装备后暴露出较多的腐蚀问题，腐蚀不仅严重影响到战斗力的提高，还给飞行安全带来了隐患，为防止腐蚀情况进一步恶化，机务人员必须尽快采取应急补救措施，去除腐蚀产物，恢复涂层。目前飞机部件锈蚀主要采用机械打磨方法去除，但是，由于飞机材料种类多样、结构连接形式复杂，例如螺栓、铆钉及其周围、结构缝隙、边角等异形部位，传统的机械打磨等方法难以施工，存在打磨精度不可控和锈蚀清除程度不可控等操作难题，某些缝隙结构锈蚀更是打磨盲区。
[0003]飞机锈蚀部位补充防护的前提是锈蚀必须彻底清楚干净，否则防护涂层的功能性无法保障，腐蚀现象将反复出现，激光清洗作为一种新型的表面清洗技术，具有无机械接触、无基底损伤、选择性清洗、绿色环保等优点，其用于飞机结构原位脱漆除锈具有高效、便捷、环保、精准可控及深度修理等显著优势。
[0004]目前，国内外关于激光清洗军用飞机的报道很少，适用清洗方法的研究也较少，因此，本专利技术基于纳秒脉冲激光清洗技术，提供一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提出一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法，解决了现有打磨除锈技术中存在打磨盲区、打磨精度不可控等问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法，包括以下步骤：
[0007]S1、分析激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的机理；
[0008]S2、分析激光清洗参数的相关性；
[0009]S3、设计进行激光除锈工艺试验；
[0010]S4、除锈后的试样进行性能测试；
[0011]S5、依据性能测试的结果得出激光除锈的优化工艺参数。
[0012]进一步优化本技术方案，所述步骤S1中，所述的激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的机理包括：烧蚀效应以及热弹性振动效应；
[0013]所述的烧蚀效应包括：熔化、气化、氧化等一系列物理化学过程；所述的热弹性振动效应涉及：清洗力F和附着力f(主要为范德华力)。
[0014]进一步优化本技术方案，所述步骤S2中，所述的激光清洗参数包括设备可调参数、除锈效果直接影响参数；
[0015]所述的设备可调参数包括：扫描速度v(mm/s)、激光重复频率f(KHz)、激光功率P(W)；
[0016]所述的除锈效果直接影响参数包括：单脉冲能量E
p
(mJ)、光斑搭接率η；
[0017]η中D为激光光斑直径；
[0018][0019][0020]进一步优化本技术方案，所述步骤S3中，所述的激光除锈工艺试验包括：单因素试验、正交试验；
[0021]单因素试验即固定其中两个设备可调参数不变，只改变第三个参数。
[0022]进一步优化本技术方案，所述的单因素试验，包括以下步骤：
[0023]S1：固定激光重复频率f(KHz)和激光功率P(W)不变，改变扫描速度v(mm/s)，使得光斑搭接率η为40％～90％；
[0024]S2：固定激光重复频率f(KHz)和扫描速度v(mm/s)，改变激光功率P(W)，使得单脉冲能量E
p
(mJ)为0.2～0.5mJ；
[0025]S3：固定扫描速度v(mm/s)和激光功率P(W)不变，改变激光重复频率f(KHz)，使得单脉冲能量E
p
(mJ)为0.2～0.75mJ，搭接率η为25％～75％；
[0026]正交试验即选取单因素试验相关激光参数后设计多因素多水平的正交试验，减少试验次数的同时得到最优试验方案。
[0027]进一步优化本技术方案，所述的正交试验，包括以下步骤：
[0028]S1：从每组单因素试验中选取三个清洗效果较好的参数，设计三因素三水平的正交试验，单脉冲能量E
p
(mJ)为0.25～0.83mJ，搭接率η为20％～90％；
[0029]S2：根据S1的正交试验方案开展激光除锈试验。
[0030]进一步优化本技术方案，所述步骤S4中，除锈后试样的性能测试包括：宏微观形貌观察、表面粗糙度测量、表面硬度测量、表面残余应力的测量和耐腐蚀性能测试。
[0031]进一步优化本技术方案，所述步骤S5中，纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金锈蚀的参数为单脉冲能量E
p
(mJ)为0.4～0.6mJ，搭接率η为60％～80％，且扫描速度v不能过低(应大于2825mm/s)。
[0032]有益效果
[0033]与现有技术相比，本专利技术提供了一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法，具备以下有益效果：
[0034]本专利技术根据激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的机理和激光参数的相关性设计了试验方案，并根据性能测试结果得到了激光除锈的清洗方法，这种激光除锈参数符合军用飞机7B04铝合金除锈的实际需求，提高了除锈效率，消除了机械打磨除锈的不可控因素，具有较好的市场推广价值。
附图说明
[0035]图1为本专利技术提出的一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法的流程示意图；
[0036]图2为本专利技术提出的一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法的单因素试验除锈结果示意图；
[0037]图3为本专利技术提出的一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法的正交试验清洗结果示意图；
[0038]图4为本专利技术提出的一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法的应用于实际工况除锈结果示意图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0040]实施例：参考图1
‑
4所示，本专利技术公开了一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法，包括以下步骤：
[0041]S1、分析激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的机理；
[0042]所述步骤S1中，所述的激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的机理包括：烧蚀效应以及热弹性振动效应；
[0043]所述的烧蚀效应包括：熔化、气化、氧化等一系列物理化学过程；所述的热弹性振动效应涉及：清洗力F和附着力f(主要为范德华力)。
[0044]S2、分析激光清洗参数的相关性；
[0045]所述步骤S2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、分析激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的机理；S2、分析激光清洗参数的相关性；S3、设计进行激光除锈工艺试验；S4、除锈后的试样进行性能测试；S5、依据性能测试的结果得出激光除锈的优化工艺参数。2.根据权利要求1所述的一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述的激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的机理包括：烧蚀效应以及热弹性振动效应。3.根据权利要求2所述的一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法，其特征在于，所述的烧蚀效应包括：熔化、气化、氧化物理化学过程；所述的热弹性振动效应涉及：清洗力F和附着力f。4.根据权利要求1所述的一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述的激光清洗参数包括设备可调参数、除锈效果直接影响参数；所述的设备可调参数包括：扫描速度v、激光重复频率f、激光功率P；所述的除锈效果直接影响参数包括：单脉冲能量E
p
、光斑搭接率η；η中D为激光光斑直径；η中D为激光光斑直径；5.根据权利要求4所述的一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述的激光除锈工艺试验包括：单因素试验、正交试验；单因素试验即固定其中两个设备可调参数不变，只改变第三个参数。6.根据权利要求5所述的一种纳秒脉冲激光清洗7B04铝合金表面锈蚀的清洗方法，其特征在于，所述的单因素试...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，樊伟杰，杨文飞，宋宇航，王安东，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空大学青岛校区，
类型：发明
国别省市：