[发明专利]一种激光清洗装置

说明书

本发明公开一种激光清洗装置，包括：移动工作台，用于放置待清洗件；激光发生器，对应移动工作台设置，用于发射激光；光束调整器，与激光发生器对应设置，用于将激光调整为长条状、且以设定的扫描速度扫描待清洗件的扫描激光；控制器，分别与移动工作台、激光发生器和光束调整器连接，用于设定激光发生器的激光功率、移动工作台的移动速度及光束调整器的设定的扫描速度，并根据移动速度和扫描速度确定补偿角速度；旋转机构，分别与光束调整器和控制器连接，用于根据补偿角速度带动光束调整器转动，使光束调整器的扫描轨迹与待清洗件的移动方向垂直。本发明提供的清洗装置，能够高效率地清洗幅面较大的板材工件。

技术领域

本发明涉及激光应用领域，特别是涉及一种激光清洗装置。

背景技术

热轧是相对于冷轧而言的，冷轧是在再结晶温度以下进行的轧制，而热轧就是在再结晶温度以上进行的轧制。热轧过程中会使钢板表面生成一层氧化膜，从而会影响钢板表面的平整度和光泽度，降低钢板的表面质量，并掩盖了带钢的表面缺陷，对钢板的后续使用造成困难。若将这些带着氧化膜的带钢直接送到冷轧机去轧制，则会影响冷轧板的表面质量及加工性能，甚至会造成循环设备的损坏和冷轧辊的损坏。因此，带钢在冷轧之前，必须清除其氧化膜。为了使清除氧化膜后的钢板表面质量良好，实际生产中一般采用的是酸洗清理方式。通过使用酸溶液对钢板表面的氧化膜进行清洗去除，提高钢板尺寸精度、减少不平度的偏差，增强钢板表面光洁度和外观效果，从而提高钢板的表面质量，便于后续的焊接、涂油和上漆。

目前，世界上热轧带钢轧机所生产的带钢中，大约有34要提供给连续带钢酸洗机组进行处理，而其中98％的带钢是采用水平式(卧式)连续酸洗机组。采用酸洗时，需要设置较大面积的酸洗池，以便将钢板放置到其中进行酸洗作业。由于需要把清洗件放入酸洗池，因此只能清洗尺寸较小的工件，能够清洗的工件尺寸非常有限。在这一过程中，需要使用大量的酸溶液，长期使用成本较高，同时酸洗之后的废液处理成本也较高，并容易对环境造成污染，酸洗过程效率也较低。由于酸洗后还需要有漂洗和烘干的过程，这一系列的过程会占用大量的生产时间，使得生产效率低下。另外，酸洗时环境气氛较差，长期从事酸洗作业的工人身体健康会受到一定程度的影响。

此外，传统的表面污物清洗方法还有机械清理法以及超声波清洗法等。机械清理方法主要包括手工打磨和机械喷丸等方法，手工打磨劳动强度较大，清理效率极低，同时会对工件表面造成损伤。而机械喷丸的方法不仅会使工件表面产生较大的应力，可能造成工件发生形变，同时对环境的污染很大。超声波清洗法对微米级的污物粒子以及与基材结合力很强的膜层污物清洗效果很差。超声波清洗法需要消耗大量的电力，因此会提高企业的清洗成本。而且，由于需要将待清洗工件放入清洗槽内，只能清洗尺寸较小的工件，能够清洗的工件尺寸非常有限。

现有的用于小型金属工件的表面污物激光清洗系统中，通常采用的是脉冲或连续激光器，功率通常在1kW以下；光束调整系统中通常采用带有转动电机的二维振镜系统，通过电机带动两个反射镜进行往复摆动，以不断改变激光束的传输方向，再经过聚焦场镜将激光束聚焦成直径较小的圆形光斑后在工件表面进行快速扫描，完成激光清洗过程；其工作台只能通过竖直方向的运动来改变离焦量，以适应不同厚度的待清洗工件。

目前，已有的金属表面污物激光清洗系统采用的激光器功率较小，清洗效率得到限制。由于采用的光束调整系统通过二维振镜系统完成光束对工件表面的扫描，而振镜往复摆动的角度范围有限，当待清洗工件的宽度较大时，需要增大工件表面与光束调整系统之间的距离，从而会导致照射在工件表面的激光光斑面积过大而使其能量密度过低，无法保证清洗质量和清洗效率。而且，由于振镜在工作时呈往复摆动状态，往复摆动时振镜具有一定的惯性，惯性的存在限制了振镜的摆动频率，因此，振镜无法进行高速的往复摆动，即无法对待清洗件进行高速扫描。可见，基于振镜的激光清洗系统清洗速度慢，清洗效率低，而且只能清洗尺寸较小的工件，能够清洗的工件尺寸非常有限。

综上可见，现有的清洗方法都无法高效率地清洗幅面较大的板材类工件。因此，如何为幅面较大的板材工件提供一种高效率的清洗装置，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。