[实用新型]一种激光焊前材料表面的预处理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光焊前材料表面的预处理系统，具体涉及一种在激光焊之前材料表面的飞秒/皮秒脉冲激光复合预处理系统。

背景技术

在航天、高铁等产品中需要应用大量的高强合金零件，其焊接方式是航天、高铁研究中的一个重要方向。激光焊接具有无机械接触，焊接速度快，生产效率高等优点，得到了越来越多的关注。激光焊接前对焊接材料的处理又是影响激光焊接效果的一个关键因素。合金表面的油污、氧化膜等附着物会影响焊接质量和效率。焊前去除合金材料的附着物是防止产生气孔、夹渣的重要步骤。

目前，焊前对材料的预处理方式主要是指对材料的清洗。传统的清洗方式主要包括化学清洗和手工打磨。化学清洗一般是指酸洗，该过程能够有效清除基材表面的氧化膜和油污，但是该方法对环境污染严重。而手工打磨的方法工作效率低、成本高、工作环境恶劣、容易损伤基底材料表面、不能满足大批量生产的要求。除此之外，还可以采用激光清洗的方式。激光清洗是将高能激光投射到物理表面，使材料表面的附着物瞬时蒸发、烧蚀或剥离，是一种新型的表面处理技术。相比于传统的清洗方式，激光清洗更加高效环保。目前激光清洗一般都是采用基于调Q技术的纳秒脉冲清洗。但是不论采用哪一种清洗方式，对材料的处理都是单一的，清洗后获得的材料基材对激光反射率较高、激光吸收率较低，将影响激光焊接效率。

实用新型内容

本实用新型的发明目的是提供一种激光焊前材料表面的预处理系统。该预处理系统不仅可以对材料表面进行激光清洗，而且同时可在清洗之后通过对材料表面进行黑化处理，以达到材料表面的复合处理，提高激光焊接质量和效率。

本实用新型实现其发明目的所采取的技术方案是：一种激光焊前材料表面的预处理系统，包括激光处理模块，其结构特点是：所述激光处理模块包括对样品表面进行清洗的激光清洗子模块和对样品表面进行黑化的激光黑化子模块；激光清洗子模块和激光黑化子模块之间通过智能控制模块控制切换，所述智能控制模块包括图像采集子模块、智能判断子模块和控制子模块；所述图像采集子模块用于采集样品表面形态并传输给智能判断子模块；所述智能判断子模块用于根据样品表面形态判断样品表面是否清洗干净；所述控制子模块根据智能判断子模块判断的结果控制激光清洗子模块和激光黑化子模块之间的控制切换。

本实用新型系统的工作方法是：首先打开激光处理模块的激光清洗子模块，对样品表面进行清洗；在清洗的同时，智能控制模块的图像采集子模块实时采集样品表面形态并传输给智能判断子模块；智能判断子模块根据样品表面形态判断样品表面是否清洗干净；如果清洗干净了，智能控制模块的控制子模块关闭激光清洗子模块，打开激光处理模块的激光黑化子模块，对样品表面进行黑化处理；如果未清洗干净，智能控制模块的控制子模块不动作，激光清洗子模块继续对样品表面进行清洗，直至清洗干净，再切换至激光黑化子模块。

激光黑化子模块在对样品表面进行黑化处理的同时，智能控制模块的图像采集子模块实时采集样品表面形态并传输给智能判断子模块；智能判断子模块根据样品表面形态判断样品表面是完全黑化；如果完全黑化了，智能控制模块的控制子模块关闭激光黑化子模块，完成激光焊前材料表面的预处理；如果未完全黑化，智能控制模块的控制子模块不动作，激光黑化子模块继续对样品表面进行黑化处理，直至样品表面完全黑化，再关闭激光黑化子模块。

与现有技术相比，本技术方案的有益效果是：

本技术方案将通过激光对材料表面进行清洗和黑化复合化，首先通过激光对材料表面进行清洗，去除材料表面会影响焊接质量和效率的油污、氧化膜等附着物，然后进一步通过激光对样品表面进行黑化处理，黑化处理不仅可以使样品对光的强反射作用消失，提高激光焊接的效率和质量；同时黑化处理又可以在样品表面形成微纳结构，使金属材料散热性更好，进一步提高激光焊接质量。总之，利用激光清洗和激光黑化对焊前材料表面复合预处理，大大提高激光焊接过程中材料对激光的吸收效率，有效地提高了激光焊接效率和质量。

本技术方案利用智能控制模块的图像采集子模块实时采集样品表面形态并传输给智能判断子模块，然后通过智能判断子模块判断样品表面的清洗情况和黑化情况，从而通过控制子模块控制激光清洗子模块和激光黑化子模块的切换和开闭，整个过程中无需人工干预，大大提高了工作效率，降低了预处理成本。

进一步，本实用新型系统所述激光清洗子模块提供皮秒脉冲激光对样品表面进行清洗，所述激光黑化子模块提供飞秒脉冲激光对样品表面进行黑化。