[发明专利]一种基于激光毛化技术的激光除锈装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光除锈装置和方法，特别涉及一种基于激光毛化技术的激光除锈装置和方法，适用于海洋工程装备的除锈领域。

背景技术

众所周知，近年来随着中国经济的不断增长、对能源的需求不断增加，我国对海洋石油的开发不断重视起来。中国的海上油田开发基本上集中在近海以内，300米以上的海域还有90% 没有开发，所以未来的海洋石油平台将会越来越多的集中在深海。所以适应深海环境可用于海洋石油勘探和开采的海洋平台已成为深海油气开发的主要装备。随着各种新材料的应用，钻井平台离大陆越来越远，于是在海洋结构的建造以及维修中，对海工平台的除锈技术发展提出了迫切的要求。

现代工业除锈技术主要有四类（侯玫，张传俊.现代工业中几种先进除锈方法的对比研究[J].机械研究与应用，2007（20）4：19-20）：高压水除锈法、酸洗除锈法、喷砂除锈法、激光除锈法。高压水流除锈法需要耗费大量的水，而且水对金属表面会有锈蚀作用，另外还会带来如何处理被污染的清洗用水问题；酸洗除锈法清洗操作过程复杂、危险，不仅易对工件表面造成损伤，而且所产生的废液也会带来环境污染问题；喷砂除锈法，会减少工件本身的寿命，会产生大量灰尘，不仅污染环境更重要的是严重危害了操作人员的健康。在对环境保护日益重视的今天，由此可见以上三种方法都不适合海工平台的除锈。激光除锈不需要使用任何有害的化学清洗剂，只会产生极少的废物 (比如，除锈时产生的一些金属黑色粉末、灰尘等)，均可以采用吸附装置进行除去。如果和机器人或机器臂相结合，可实现自动化无人操作。但传统方法是激光除锈之后就直接对材料进行喷漆，没有后续的进一步操作。结果就造成材料的防锈能力不强，潮湿的海风吹拂后，没过多长时间，材料表面就又会生锈。

发明内容

本发明是为了克服传统的利用激光除锈后，材料表面经过一段时间又容易生锈的缺陷，提供一种基于激光毛化技术的激光除锈装置和方法。

本发明所采用的技术思路是在激光除锈装置中集成了激光毛化设备，在激光除锈之后进行激光毛化，在激光毛化之后再对材料表面进行喷漆处理，可以有如下几种技术方案：一种基于激光毛化技术的激光除锈装置，包括激光器、保护气体瓶、除锈头、气体吸附装置和机器转臂，所述除锈头内设有激光通道，所述除锈头由除锈头本体和连接在所述除锈头本体上的除锈喷嘴组成，所述除锈喷嘴上设有位于所述激光通道外侧的气体吸附通道和气体吸附管接口，所述气体吸附通道与所述气体吸附管接口贯通；所述除锈头本体上依次设有传输光纤接口、聚焦透镜和保护气体管接口，所述保护气体管接口与除锈头上的激光通道贯通；所述激光器通过传输光纤与所述除锈头本体上的传输光纤接口连接，所述保护气体瓶通过保护气体管与所述除锈头本体上的保护气体管接口连接，所述气体吸附装置通过气体吸附管与所述除锈喷嘴上的气体吸附管接口连接，所述除锈头整体安装在所述机器转臂上，所述除锈头通过所述机器转臂实现上下左右多个角度运动。

更进一步的，所述除锈喷嘴与所述除锈头本体螺纹连接，这样可以实现除锈喷嘴与除锈头本体之间的方便快速地更换。

更进一步的，为保证聚焦透镜的聚焦效果，所述聚焦透镜与所述保护气体管接口之间设有保护平面镜，用来防止喷嘴内的杂质污染聚焦透镜。

一种基于激光毛化技术的激光除锈装置，包括激光器、保护气体瓶、除锈头、气体吸附装置和机器转臂，所述除锈头内设有激光通道，所述除锈头由除锈头本体和连接在所述除锈头本体上的除锈喷嘴组成，所述除锈喷嘴上设有位于所述激光通道外侧的气体吸附通道、保护气体管接口和气体吸附管接口，所述保护气体管接口和所述激光通道贯通，所述气体吸附管接口与所述气体吸附通道贯通；所述除锈头本体上设有传输光纤接口和聚焦透镜；所述激光器通过传输光纤与所述除锈头本体上的传输光纤接口连接，所述保护气体瓶通过保护气体管与所述除锈喷嘴上的保护气体管接口连接，所述气体吸附装置通过气体吸附管与所述除锈喷嘴上的气体吸附管接口连接，所述除锈头整体安装在所述机器转臂上，所述除锈头通过所述机器转臂实现上下左右多个角度运动。

更进一步的，所述除锈喷嘴与所述除锈头本体螺纹连接，这样可以实现除锈喷嘴与除锈头本体之间的方便快速地更换。

更进一步的，为保证所述除锈头本体内聚焦透镜的聚焦效果，在所述除锈头本体内的聚焦透镜下方设有保护平面镜，用来防止喷嘴内的杂质通过激光通道污染聚焦透镜。

上述方案中，所述保护气体瓶内的气体为氩气。