[发明专利]一种高温合金焊前激光清洗装置及方法

说明书

一种高温合金焊前激光清洗装置，将光束调整系统、焦点保持架、红外激光测距装置、吸尘管集成在激光清洗头上，形成了手持式的清洗头结构。利用控制系统设置激光器、X轴扫描振镜装置以及Y轴扫描振镜装置的工作参数、控制调节激光清洗焦距，决定激光器、X轴/Y轴扫描振镜装置、烟雾净化器与焦点保持架的工作状态。在发明所提供的激光清洗方法中，针对高温合金待焊部件表面有氧化膜及油污的不同情况，提供了不同的清洗参数，保证清洗效果的同时不损伤高温合金的表面。激光清洗装置配备烟雾净化系统，吸尘软管集成在清洗头上，做到了清洗产物同步吸收处理。通过采用可伸缩式焦点保持架与红外激光测距装置、控制系统共同实现清洗过程自动对焦功能。

技术领域

本发明涉及激光清洗技术领域，尤其涉及一种高温合金焊前激光清洗装置及方法。

背景技术

为达到航空发动机在高温环境下可靠运行的目的，航空零部件大量使用高温合金，在航空制造中，焊接始终处于至关重要的地位，为了得到更为优质、可靠的焊接质量，除了需要好的焊接工艺和设备外，科学的焊前与焊后处理也非常重要。高温合金在焊接之前应清理表面，除去氧化膜、油污和松散的杂质，从而避免焊接接头出现硬化、裂纹、气孔等缺陷。

目前高温合金焊前预处理主要应用化学清洗、盐浴清洗、高压水清洗和机械打磨处理等方式，存在生产环境差、能源消耗大、环境污染严重等问题。而采用激光清洗可以高效环保地进行高温合金焊前预处理。高温合金焊前激光清洗是利用激光清洗装置射出的短脉冲高能激光束作用于待焊工件表面，使表面的氧化膜、油污等发生局部物化反应，并使其在热力作用下快速脱离工件表面，实现不损伤基材而高效便捷的工艺过程。在保证高效进行高温合金焊前激光清洗的同时，应该确保不损伤高温合金部件表面。因此激光参数的选择十分重要，应根据不同厚度的氧化膜确定合适的清洗阈值和损伤阈值，在该范围内，能有效地去除高温合金氧化膜并且部件表面没有可见损伤。

专利CN201711223076.0公开了一种焊前激光清洗去除铝合金氧化膜的方案，该方案在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地去除，完成焊前准备的要求。清洗时，将待清洗铝合金放置于三维移动平台上，调节激光光束方向，设置激光参数，让脉冲激光扫描待清洗铝合金完成焊前清洗。还提供一种高效去除铝合金氧化膜焊前激光清洗的装置，利用计算机、激光清洗设备及三维移动平台实现机械式激光清洗铝合金氧化膜。但是，采用专利CN201711223076.0中的装置进行清洗，无法实现自动对焦；仅适合平板或形状规则的铝合金部件焊前激光清洗，清洗对象局限大，不适用于复杂的航空发动机待焊部件，并且对于作业空间较小的零部件内侧无法清洗，同时在清洗后没有采取措施将清洗产生的污染物收集，工作过程产生粉尘污染。采用单个扫描振镜，激光通过清洗装置射出后成一条线光斑，在手持清洗时由于手持清洗不能保证匀速进行，线光斑不能均匀地清洗材料表面，容易在清洗后的材料表面留下纹路，影响清洗质量。另外，专利CN201711223076.0是针对铝合金进行清洗，并未公开高温合金激光清洗时的相关参数，采用其对高温合金进行清洗，清洗不干净或者容易对高温合金表面造成损伤。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种高温合金焊前激光清洗装置及方法，旨在解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种高温合金焊前激光清洗装置，包括激光清洗头和激光器，所述激光器与激光清洗头之间通过光缆连接，还包括控制系统和烟雾净化系统；

所述控制系统与所述激光器控制连接；

所述烟雾净化系统包括吸尘管和烟雾净化器，所述吸尘管设置在所述激光清洗头上，所述吸尘管通过管道与烟雾净化器连接，所述烟雾净化器与所述控制系统控制连接；

在所述激光清洗头上设置有可伸缩式的焦点保持架，在焦点保持架内设置有伺服电机，所述伺服电机用于驱动所述焦点保持架伸长或缩短，所述伺服电机与所述控制系统控制连接；

在所述激光清洗头上设置有红外激光测距装置，所述红外激光测距装置通过通信单元与所述控制系统连接；