【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属表面处理，特别是涉及一种激光与超声复合的除锈方法与装置。
技术介绍
1、锈蚀激光清洗是众多钢材零部件在制造、维修保养阶段必不可少的工序，由于钢材不可避免会存在腐蚀，尤其很多钢材部件在物流转运、仓储贮存周期较长，加大了锈蚀的风险，在钢材后续加工制造过程中，需要彻底清洗表面的锈蚀，以保证加工质量；在钢材成型后服役过程的维修保养阶段，也需要将表面锈蚀彻底清洗以进行检修，例如焊缝探伤前需要将焊缝表面锈蚀彻底清洗。激光清洗相较于传统的人工打磨、高压水冲洗、喷丸、吹砂等方式相比，具有精确可控、节能环保、易于自动化等优势，这些优势使得锈蚀激光清洗的应用越来越普及，然而激光清洗更适合锈蚀程度较浅的清洗，在清洗锈蚀程度较深的锈蚀时，效率较低；同时激光清洗后的表面残余应力为较小的拉应力，影响了长期服役构件的疲劳性能，导致激光清洗的使用受到了一定限制。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对针对现有锈蚀激光清洗技术存在的效率低，清洗后基材表面有残余拉应力的问题，提供一种激光与超声复合的除锈方法与装置。
2、一种激光与超声复合的除锈方法，包括如下步骤：
3、s1、获取待清洗的锈蚀最大宽度和锈蚀厚度，根据锈蚀最大宽度和锈蚀厚度选取超声组件和激光清洗头；
4、s2、将超声组件与工件表面接触，调节超声组件的位置；
5、s3、根据锈蚀范围确定需要清洗的区域，编辑运动机构的运动轨迹，且运动时超声组件在前，激光清洗头在后；
6、s4、调节清洗
7、s5、启动超声组件和激光清洗头进行按照预设的程序进行激光清洗。
8、本申请公开了一种激光与超声复合的除锈方法，通过测量获得待清洗的锈蚀最大宽度和锈蚀厚度，根据锈蚀最大宽度和锈蚀厚度选取合适的超声组件和激光清洗头并安装，调节超声组件的位置，使超声组件与工件表面接触，以便超声组件发生机械振动作用于工件表面的锈蚀。本方法耦合了激光能量和超声能量，使二者作用于工件表面同一位置，可以对锈蚀进行清洗去除。利用超声高频振动冲击锈蚀表面，高频的大能量使得金属表层产生较大的压缩塑性变形，减弱锈蚀与金属基材的结合力，使得锈蚀更加疏松，此时高能量密度的激光再照射于锈蚀表面，激光进入锈蚀的细小孔隙中，锈蚀可完全成细小片状脱落，极大提升了锈蚀清洗效率。利用超声辅助激光对锈蚀进行清洗去除，还可以避免单纯激光清洗锈蚀造成大量重熔。
9、另外，本申请上述技术方案提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：
10、上述任一技术方案中，所述的获取待清洗的锈蚀最大宽度和锈蚀厚度，根据锈蚀最大宽度和锈蚀厚度选取超声组件和激光清洗头的具体步骤如下：
11、s11、通过测量获得锈蚀最大宽度和锈蚀厚度；
12、s12、根据锈蚀最大宽度确定超声组件的超声加工刀具的宽度，所述超声加工刀具的宽度大于或等于所述锈蚀最大宽度；
13、s13、调节激光清洗头的扫描宽度，使激光清洗头的扫描宽度大于或等于锈蚀最大宽度；
14、s14、根据锈蚀厚度设定所述激光清洗头的激光功率；
15、s15、根据锈蚀最大宽度确定激光清洗头的线宽；
16、s16、根据锈蚀厚度确定超声组件的超声振幅，所述超声振幅小于或等于所述锈蚀厚度；
17、s17、根据锈蚀厚度确定激光清洗头的场镜焦距，所述焦距的大小与所述锈蚀厚度呈反比。
18、通过测量以确定待清洗锈蚀的最大宽度和厚度，根据待清洗锈蚀的最大宽度，得到锈蚀的最小外切矩形，可以更精准的清洗锈蚀，同时可以确定超声加工刀具的宽度和激光清洗头的扫描宽度，选择的超声加工刀具的宽度和激光清洗头的扫描宽度应大于或等于锈蚀最大宽度，使锈蚀表面都能受到超声冲击和激光作用，能够完全清洗和去除锈蚀；根据待清洗锈蚀的厚度，可以确定激光清洗头的场镜规格和激光功率，通常较薄锈蚀，选择较大焦距的场镜；较厚锈蚀，选择较小焦距的场镜，还可以确定超声振动的振幅，振幅应小于或等于待清洗锈蚀的厚度。根据待清洗锈蚀的最大宽度和厚度以确定超声参数和激光参数，使锈蚀能够被完全清洗去除的同时，还可以避免过度除锈使金属基材受到损坏和浪费能源。
19、上述任一技术方案中，所述超声加工刀具的宽度与所述激光清洗头的扫描宽度相同。
20、通过耦合激光能量和超声能量，使二者作用于工件表面同一位置，可以对工件表面的锈蚀进行清洗去除，超声加工刀具的宽度与激光清洗头的扫描宽度相同，使锈蚀表面能同时都受到超声冲击作用和激光作用，可以保证锈蚀被完全清洗去除，还可避免单纯激光清洗锈蚀会在工件表面造成大量重熔。
21、上述任一技术方案中，所述的将超声组件与工件表面接触，调节超声组件的位置的具体步骤如下：
22、s21、调整超声组件的超声加工刀具的末端位置使其与工件表面接触，同时使超声组件的超声冲击头位于工件表面的法矢方向；
23、s22、以超声冲击头为基准，调节激光清洗头相对工件表面的高度，使得工件表面位于激光清洗头的正焦点处；
24、s23、调节激光清洗头相对超声加工刀具的距离，使得超声加工刀具与激光清洗光束前后距离为预设的间距。
25、通过超声加工刀具的末端位置与工件表面接触，同时使超声组件的超声冲击头位于工件表面的法矢方向，使超声加工刀具能更好的作用于锈蚀表面，调节激光清洗头的位置，使工件表面位于激光清洗头的正焦点处。清洗过程中，需满足超声冲击头在前，激光清洗头在后，并使超声加工刀具与激光清洗光束前后距离为预设的间距，清洗时，先利用超声加工刀具的高频振动冲击锈蚀，使锈蚀更加疏松，此时激光再照射于锈蚀表面，锈蚀可完全成细小片状脱落，极大提升了锈蚀清洗效率。
26、上述任一技术方案中，所述预设的间距为0.5mm～2mm。
27、通过调整超声加工刀具与激光清洗光束前后距离为0.5mm～2mm，清洗时，满足超声冲击头在前，激光清洗头在后，先利用超声加工刀具的高频振动冲击锈蚀，减弱锈蚀与金属基材的结合力，此时激光照射于锈蚀表面，锈蚀可完全成细小片状脱落，由此，锈蚀清洗效率得到提高。
28、上述任一技术方案中，所述超声冲击头和所述激光清洗头的延伸方向均为待清洗工件表面的法矢方向。
29、通过调整超声冲击头和激光清洗头的延伸方向均为待清洗工件表面的法矢方向，并使超声加工刀具的宽度和激光清洗头的扫描宽度大于或等于锈蚀最大宽度，确保超声加工刀具和激光能够精准的清洗去除工件表面的锈蚀。
30、上述任一技术方案中，所述的调节清洗参数，设定清洗速度的具体步骤如下：
31、s41、根据需求的清洗速度，实测得到聚焦后激光光斑直径，调节激光清洗头的振镜扫描频率，其中振镜扫描频率×聚焦后激光光斑直径≥清洗速度；
32、s42、根据振镜扫描频率和扫描宽度，结合实测得到的聚焦后激光光斑直径，确定激光频率，需满足激光频率×聚焦后激光光斑直径≥本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，所述的获取待清洗的锈蚀最大宽度和锈蚀厚度，根据锈蚀最大宽度和锈蚀厚度选取超声组件和激光清洗头的具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，所述超声加工刀具的宽度与所述激光清洗头的扫描宽度相同。
4.根据权利要求1所述的激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，所述的将超声组件与工件表面接触，调节超声组件的位置的具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述的激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，所述的调节清洗参数，设定清洗速度的具体步骤如下：
7.根据权利要求1所述的激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，所述的启动超声组件和激光清洗头进行按照预设的程序进行激光清洗的步骤之后还包括如下步骤：
8.一种激光与超声复合的除锈装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的激光与超声复
10.根据权利要求8所述的激光与超声复合的除锈装置，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，所述的获取待清洗的锈蚀最大宽度和锈蚀厚度，根据锈蚀最大宽度和锈蚀厚度选取超声组件和激光清洗头的具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，所述超声加工刀具的宽度与所述激光清洗头的扫描宽度相同。
4.根据权利要求1所述的激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，所述的将超声组件与工件表面接触，调节超声组件的位置的具体步骤如下：
5.根据权利要求4所述的激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的激光与超声复合的除锈方法，其特征在于，所述的调节清洗参数，设定清洗速...
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