[发明专利]激光空化复合超声波清洗方法及装置

说明书

本发明提供了一种激光空化复合超声波清洗方法及装置，属于发动机连杆衬套缝隙清洗技术领域。本发明提供了一种激光空化复合超声波清洗方法及装置，包括清洗槽、支架、低频超声波振子、第一激光头和第二激光头；低频超声振子位于清洗槽底部的外侧；第一激光头位于支架上方；第二激光头位于清洗槽内的下部。本发明采用激光与超声波结合，配合各光路组件的设置，将激光聚焦于连杆螺栓孔和衬套缝隙内，结合低频超声波产生冲击波及微射流，实现对螺栓孔内螺纹表面和衬套缝隙进行全面清洗。

技术领域

本发明涉及发动机连杆清洗技术领域，尤其涉及一种连杆激光空化复合超声波清洗方法及装置。

背景技术

连杆作为汽车发动机的重要零部件，工作中承受着很高的周期性载荷，其受力非常复杂，因此对连杆的装配要求很高。发动机连杆在进行一系列的机加工过程中，工件表面及缝隙处留有大量的残余金属碎屑及防锈油污垢，不仅容易划伤连杆精度要求极高的大小头内表面，还不利于连杆工作时的热量传递，严重影响连杆与发动机及曲轴装配后的工作性能。故出厂前须对连杆进行一系列的清洗，其清洁度作为成品质量好坏的重要指标。

激光加工是目前成熟主流的一种加工方式，它利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，通过光热效应进行加工。激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料，且具备加工精度高、加工质量好的优势。随着激光设备能够国产化后，激光加工广泛应用于各种加工场合，包括清洗领域。

超声波清洗技术是利用超声波在液体中的空化作用、加速作用及直进流作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。超声波由于频率高、波长短，因而传播的方向性好、穿透能力强，因此清洗速度快，清洗效果好。同时它节省溶剂、热能、工作场地和人工，也无须人手接触清洗液，绿色安全。

现有的清洗设备大多采用高压水射流单独对连杆的小头孔衬套缝隙及螺栓孔进行清洗，清洗效率低，且清洗精度不足；或采用单频/多频超声波对批量连杆进行全身清洗，对小头孔衬套缝隙及螺栓孔内卡住的细小颗粒的清洗效果差。

现有技术至少存在以下不足：

1、市面上针对连杆小头孔衬套缝隙及螺栓孔的清洗方法与设备较少，特别针对一些较新颖的连杆衬套缝隙清洗，目前大多数企业主要采用人工手持高压喷淋枪对缝隙处进行清洗，清洗速率慢，制约生产效率的提升，拖慢前端批量机加工的生产节奏；

2、传统的手工高压喷淋清洗需要工人在清洗室内手持高压水射流喷淋枪对缝隙处进行清洗，清洗过程噪音大、清洗液中的化学物质挥发，危害工人健康，更不符绿色工业理念；

3、市面上现有的清洗设备难以满足连杆清洁度的要求，尤其对于一些新式的清洗方式，如电解清洗、紫外线清洗、等离子清洗、PIG清洗等，在现有的工艺技术条件下仍处于试验阶段，需要特定某些材料和形状的工件才会有较好的清洁效果，但目前工艺尚不成熟，清洗成本高，暂时无法投入量产。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种连杆激光空化复合超声波清洗装置及清洗方法，包括清洗槽、支架、低频超声波振子，第一激光头和第二激光头，支架设置于清洗槽中间；超声振子位于清洗槽底部的外侧；第一激光头位于支架上方，出光方向与水平面垂直；第二激光头位于清洗槽内的下部，出光方向与水平面平行；第一激光头包括第一激光器和第一透镜组件，第一透镜组件设置在第一激光器的出光方向的前端；第二激光头包括第二激光器和第二透镜组件，第二透镜组件设置在第二激光器的出光方向的前端。清洗时，连杆放置在支架上，此时第一激光头位于连杆螺栓孔上方，第二激光头位于衬套缝隙两侧；激光以脉冲形式不断聚焦于连杆螺栓孔和衬套缝隙内，瞬间诱导激发微型空化气核，通过低频超声波的激励快速成长溃灭，产生冲击波及微射流对螺栓孔内螺纹表面和衬套缝隙进行清洗。本发明采用激光与超声波结合，配合各光路组件的设置，将激光聚焦于连杆螺栓孔和衬套缝隙内，结合低频超声波产生冲击波及微射流，实现对螺栓孔内螺纹表面和衬套缝隙进行全面清洗。