[发明专利]一种实现激光空化高效除锈除漆的装置和方法

说明书

本发明涉及一种实现激光空化高效除锈除漆的装置和方法，包括水槽，水槽底部装有夹紧装置以及安装在夹紧装置上的工件，在工件的两侧安装温度传感器，水槽的底部安装有对称的气体传感器，壁面安装有电阻加热器，水槽上方安装激光空化系统，激光空化系统和三轴工作台均与计算机连接，温度传感器、气体传感器和电阻加热器通过数据处理装置与所述计算机连接。激光诱导空化泡溃灭后产生高压冲击波和微射流，使水中的磨料颗粒作用在工件表面，达到除锈除漆效果。与此同时，通过计算机控制电阻加热器加热液体以及通过调节气泵的排量控制液体中的含气量，高速摄像机记录空泡的脉动和溃灭过程，从而实现了高效除锈除漆。

技术领域

本发明涉及一种实现激光空化高效除锈除漆的装置和方法，适用于利用空化除锈除漆的技术领域。

背景技术

当激光聚焦于液体介质中时，聚焦点处的激光功率密度大于液体介质的击穿阈值，形成高温等离子体，同时激光聚焦区压力急剧上升并对外膨胀，从而导致泡内压力急剧下降，形成具有与螺旋桨空化空泡相似的空泡，激光空泡在固壁面附近溃灭时将产生冲击波和射流，并具有脉动特性，即膨胀—压缩—膨胀过程。据有关研究表明，空泡溃灭时会在极短的时间内产生很强的高压，同时伴随着速度达到100m/s的微射流。这一特性也被广泛用与各个方面，如空化清洗物件，切割破碎物料，改善材料的表面性能等。

目前用于除锈除漆的方法主要有手工除锈除漆法、机械除锈除漆法、化学除锈除漆法。其中机械除锈除漆法又包括小型风动或电动除锈除漆法、喷丸（砂）除锈除漆法、高压水磨料除锈除漆法、抛丸除锈除漆法。但这些方法各自都有着不同的缺点。

利用激光空化除锈除漆很好的弥补了目前除锈除漆方法的缺点，在除锈除漆领域有着重要意义。而目前关于这方面的方法和装置的相关文献和专利尚未检索到。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种实现激光空化高效除锈除漆的装置和方法，通过空化除锈除漆更好地解决了金属的表面质量以及寿命问题。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

一种实现激光空化高效除锈除漆的装置，包括水槽，所述水槽安装在三轴工作台上，所述水槽底部装有夹紧装置，所述夹紧装置上固定有工件，所述工件的两侧安装温度传感器，所述温度传感器通过数据处理装置与计算机连接;所述水槽的上方设置有激光空化系统，所述激光空化系统均与所述计算机连接。所述水槽的侧壁上安装有排水管和进水管，所述排水管与液体箱连通，液体泵通过所述进水管将所述液体箱内的液体抽送到所述水槽内，所述水槽内循环有磨料颗粒；所述水槽底部安装有对称的气体传感器，所述水槽侧壁安装有电阻加热器，所述气体传感器和所述电阻加热器均通过所述数据处理装置与所述计算机连接；所述水槽的右上方装有气管，所述气管与气泵连通，所述气泵与所述计算机相连。

上述方案中，所述水槽右侧放有CCD、高速摄像机、照明闪光灯，均与所述计算机相连。

上述方案中，所述三轴工作台与所述计算机连接。

上述方案中，所述磨料颗粒为金刚石、立方氮化硼、碳化硅、氧化铝、氧化锆中的一种或几种，粒径为0.03～3。

上述方案中，所述液体泵与所述计算机相连。

上述方案中，所述气泵为变量双向气泵。

上述方案中，所述高速摄像机的最高拍摄帧率大于等于5万帧/秒，所述照明闪光灯为激光灯等单色光源。

上述方案中，所述激光空化系统包括透镜组、全反镜，YAG激光器和YAG激光器控制器，所述YAG激光器控制器与所述计算机连接，所述YAG激光器控制器用来控制所述YAG激光器，所述YAG激光器发出的激光束穿过所述全反镜和透镜组后在所述工件表面上方聚焦。

本发明还提供了一种实现激光空化高效除锈除漆的方法，包括如下步骤：