[发明专利]一种高效去除铝合金氧化膜焊前激光清洗的方法及装置

说明书

本发明提供一种高效去除铝合金氧化膜焊前激光清洗的方法及装置，包括步骤S1、准备待清洗材料，待清洗材料表面有膜层厚度为d0的氧化膜；步骤S2、将待清洗材料置于三维移动平台上，聚焦透镜的焦平面；步骤S3、调节激光光束方向，使其平行于待清洗材料表面的法线方向；步骤S4、设置激光参数，包括设置激光能量和确定激光搭接率；步骤S5、激光清洗待清洗材料：脉冲激光器发射脉冲激光，扫描待清洗材料表面，激光器发射的光束通过聚焦透镜后，被待清洗材料表面上的氧化膜所吸收，氧化膜的物质转化为急剧膨胀的等离子体，远离表面并被去除，同时产生冲击波，冲击波使氧化膜变成碎片后清除。实现铝合金氧化膜高效且有效的去除。

技术领域

本发明属于一种激光加工技术领域，尤其涉及一种高效去除铝合金氧化膜焊前激光清洗方法及装置。

背景技术

激光清洗技术是一种新型高效绿色清洗方法。我国存在着大量的清洗行业，清洗需求也与日俱增。传统清洗行业多是运用化学试剂或机械的方法对材料进行清洗。随着国家环保执法力度的加大，上述清洗方式的劣势逐渐暴露出来，而激光清洗所具有的污染小，材料损伤率低等优势是以上两种方法无法比拟的。

目前激光清洗技术逐渐在铝合金焊前准备阶段发挥了重要作用。现有公开专利中，CN 105772447 A提供了一种铝合金氧化膜焊前激光清洗的方法，根据待清洗表面的氧化膜的厚度，设定激光束的平均功率和清洗速度，达到焊前准备的要求。为了提高清洗效率，实现高效精密去除，目前激光清洗主要采用脉冲式激光器。由于不是连续出光，需要在清洗过程中考虑光斑间距即搭接率对清洗效果的影响：搭接率过高，易造成待清洗材料的二次氧化，反而达不到焊前准备要求；搭接率过低，清洗速度慢，而且氧化膜可能未完全清洗干净，上述激光清洗中出现的变量因素在现有专利中未有提及。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种高效去除铝合金氧化膜焊前激光清洗的方法及装置，该方法由于清洗过程中考虑搭接率对清洗效果的影响，通过选择合适的搭接率实现铝合金氧化膜高效且有效的去除，完成焊前准备要求。

本发明是通过一下技术手段实现上述技术目的的。

一种高效去除铝合金氧化膜焊前激光清洗的方法，包括以下步骤：

步骤S1、准备待清洗材料，待清洗材料为铝合金，待清洗材料表面有膜层厚度为d0的氧化膜；

步骤S2、将待清洗材料置于三维移动平台上，聚焦透镜的焦平面；

步骤S3、调节激光光束方向，使其平行于待清洗材料表面的法线方向；

步骤S4、设置激光参数，包括设置激光能量和确定激光搭接率：

①设置激光能量：根据氧化膜的膜厚度d0，选取待清洗材料的激光清洗功率J，此时J＝J0+ΔJ，J0为单次去除干净材料表面氧化层的激光清洗阈值功率，ΔJ为设置的激光清洗功率与激光清洗阈值功率的差值；根据激光与铝合金相互作用的理论分析和实验结果，要求0≤ΔJ<50×104W/cm2；

②确定激光搭接率：通过激光控制板设置激光的扫描速度ν和重复频率f，从而确定扫描激光搭接率D是激光光斑直径，d为相邻激光光斑中心之间的距离，