[发明专利]一种复合清洗方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及表面清洗技术领域，具体涉及一种复合清洗方法和装置。

背景技术

清洗就是通过溶解、化学反应等手段清除物体表面上的污染。清洗方法有水清洗、化学清洗、激光清洗、等离子体清洗、超声波清洗等。

激光清洗是基于激光与物质相互作用的一项新型清洗技术。清洗时，激光作用于待清洗工件表面，激光被工件表面上的物质吸收，通过光作用或热作用破坏污物和基体之间的结合键，以光分解、热膨胀、蒸发气化、烧蚀等作用方式，使污物脱离工件表面，达到清洗的目的，同时不损伤工件的内部组成和结构。由于其具有清洗效果好、无接触、可以实时控制和反馈、远距离清洗、对环境无污染等优势，已经广泛应用于金属表面的除锈、除漆、微电子器件清洗、建筑物与艺术品表面清洁泥垢等各种领域。

目前，国内外对激光清洗已经开展了一系列研究。Yayun Ye等人(Laser plasma shockwave cleaning of SiO2 particles on gold film)研究了激光清洗K9玻璃表面的污物，得到了良好的清洗效果以及相应的清洗机理。专利(US20100038560)公布了一种激光清洗探针的装置和方法，通过调节工艺参数，成功清除了探针表面的污物。专利(CN201610443695)提供了一种船舶漆的激光清洗方法，实现了高效率、低成本、绿色环保清洗。目前激光清洗装备已有工业产品。但是目前稳定的清洗效率一般在300mm2/s以下，最快的也只能达到400mm2/s，对于难清洗物质，如锈蚀，速度更慢，这极大地限制了激光清洗技术的应用。而要提高激光清洗效率，必须对现有的技术进行改进。

发明内容

本申请提供了一种复合清洗方法和装置，以解决现有清洗方法和装置清洗效率低以及清洗不彻底的问题。

为此，本发明提供了下述技术方案：一种复合清洗方法，包括以下步骤：

确定待清洗位置；

打开超声发生装置，根据基体与污物的材料特性选择合适的超声波参数；

开启激光器扫描，根据基体和污物的材料特性选择激光工艺参数；

监测清洗效果，判断是否需要重新扫描；

监测系统反馈清洗效果达标，清洗完成。

进一步地，所述步骤‘监测清洗效果，判断是否需要重新扫描’之后，还包括步骤：

监测系统反馈清洗效果不达标，返回步骤‘开启激光器扫描，根据基体和污物的材料特性选择激光工艺参数’。

进一步地，所述步骤‘确定待清洗位置’之后，还包括步骤：

将待清洗工件放置在超声发生装置中。

进一步地，所述超声波参数包括频率和振幅，频率范围为10-1000Hz，振幅为10-500μm。

进一步地，所述激光工艺参数包括激光功率、频率、扫描速度和激光光斑；所述激光功率范围为10-5000W，激光束波长为1064nm，所述扫描速度为5-10000mm/s，所述激光光斑大小为80-1000μm，扫描间距为30-1000μm。

一种复合清洗装置，所述装置包括激光发生器、超声波发生装置、统一移动平台；所述激光发生器与超声波发生装置固定在统一移动平台上；

所述超声波发生装置上端开口。

进一步地，所述装置还包括反射镜和聚焦镜；所述反射镜用于反射激光束并改变激光束的方向，所述聚焦镜用于聚焦激光束进而让激光束作用于工件待清洗表面。

进一步地，所述超声波发生装置内设有防水摄像头，所述防水摄像头与外置显示屏电连接。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

(1)清洗效率高。超声加激光清洗复合方法在激光清洗过程中将工件施以垂直于其表面的高频超声振动，增加作用区域的空气对流系数，提高污物的剥离脱落速度，提高清洗质量与清洗速度。

(2)清洗范围广。可清除不同类型的污物，如金属表面的油漆和锈迹、微电子器件表面的污物、建筑物与艺术品表面清洁泥垢等。通过调节清洗工艺参数，实现不同类型的污物清洗。

(3)实现清洗自动化，适合在各种恶劣环境下清洗。自动控制操作系统可实现清洗自动化，而且超声+激光复合清洗是非接触式清洗，具有很高的适应性，可以由机器人搭载，在高温高压等恶劣环境下工作。

(4)运行成本低。超声复合激光清洗系统设备投资较高，但可以长期稳定使用，却不需要引入其他物料成本，只需要电费和常规维护费用，运行成本低。

(5)绿色环保。本发明通过超声复合激光清洗方法不需要任何化学试剂，不产生废液，只需要将剥离的细小固体颗粒进行回收，不会对环境造成污染，绿色环保。