CN114657556A - 一种激光除锈的工艺参数确定方法 - Google Patents

一种激光除锈的工艺参数确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及激光除锈技术领域，公开了一种激光除锈的工艺参数确定方法，基于视觉检测技术，对工件待除锈部位进行视觉检测定位，制定激光探头行驶路线，进而利用激光熔覆可控性能好的特点，根据原始工件所检测的锈迹情况，计算出金属粉末及熔覆层的层数和厚度。本发明通过对不同程度锈迹工件的等级定义，以及对激光熔覆合金粉末含量的配比对应，在经过除锈检测前后的对比后，能够确定激光熔覆工艺参数对工件除锈的修复效果，精准定义工件的除锈工艺参数，其不仅能够节省除锈成本，同时能够确定除锈参数的标准性，节省工作强度的同时，又能够便于工作人员对工艺参数进行精准的确定工作。

Description

一种激光除锈的工艺参数确定方法
技术领域
本发明涉及激光除锈技术领域，具体是一种激光除锈的工艺参数确定方法。
背景技术
随着1960年美国科学家梅曼发明第一台红宝石激光器以来，激光技术就随着科学、材料、计算机的发展而不断的发展，激光加工技术更是日新月异，从激光打孔、激光雕刻、激光焊接到激光切割、激光表面合金化、激光打标，从激光毛化、激光熔覆、激光冲击强化到激光冲击成形、激光清洗(除锈)、激光美容，这涉及到了电子行业，IT行业，汽车制造业，医疗卫生等各个行业，因为激光具有亮度高、方向性好、易于控制等优点，所以激光在除锈行业中也是大显身手。
激光除锈技术是激光清洗技术的一个重要分支，是指运用激光对生锈金属表面的锈层进行清洗，具体来说就是指采用高能激光束照射工件表面，使表面的锈层、漆层、油污等发生瞬间蒸发或剥离，从而达到净化的工艺过程。
激光除锈过程中，材料性质、生锈程度和工艺参数是影响除锈质量的最主要因素，因此可以根据金属的实际生锈程度来选择激光的能量大小，可以通过前后移动生锈金属样品来改变光斑大小从而改变辐射在样品上的激光功率密度，也可以通过调节激光器的工作频率来使除锈效果最佳化，然而现有的激光除锈的工艺参数在实质运转使用前，需进行标准化定义，传统的定义方式大多为频繁多次实验的方式，需实验人员来回调试各项数据，方能达到工艺参数的标准化，耗时较长的同时，操作又极为繁琐。因此，本领域技术人员提供了一种激光除锈的工艺参数确定方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光除锈的工艺参数确定方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种激光除锈的工艺参数确定方法，包括以下步骤：
(1)、锈迹损伤检测
包括工件的锈迹尺寸检测、裂缝检测、硬度检测、无损探伤检测，定义工件的锈蚀等级，确定工件损伤量，以及确保工件不存在影响修复的缺陷裂纹；
(2)、修前预热
采用电加热的形式，对待检修部位进行200℃-300℃局部预热；
(3)、制定工艺方案
基于视觉检测技术，对工件待除锈部位进行视觉检测定位，制定激光探头行驶路线，进而利用激光熔覆可控性能好的特点，根据原始工件所检测的锈迹情况，计算出金属粉末及熔覆层的层数和厚度；
采用预制送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对工件进行连续扫描，所采用的合金粉末的组分比为：C：0.42-0.50，Mn：0.5-0.8，Si：0.17-0.37，S：≤0.035，P：≤0.035，Cr：≤0.2，Ni：≤0.3，余量为Fe；
熔覆激光参数：功率300-2000W、光斑直径3-4mm，频率20KHz、开激光延迟1μs、关激光延迟50μs；
(4)、修中检测
采用激光声表面波信号进行除锈质量检测，运用波长1064nm、脉宽10ns、能量1J、光斑直径3mm的激光对工件进行单点多次激光辐照，并用PVDF压电薄膜逐次收集除锈过程中产生的声表面波信号，并对声表面波信号与激光除锈质量之间的关系进行分析；
(5)修后检测
对除锈后的工件进行硬度检测、无损探伤检测、除锈尺寸检测。
作为本发明再进一步的方案：所述工件的锈蚀等级分为A、B、C、D，4个等级：
A.全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈；
B.已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落；
C.氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且有少量点蚀；
D.氧化皮已因锈蚀而全面剥离，并且已普遍发生点蚀。
作为本发明再进一步的方案：所述激光探头的除锈轨迹为横向、纵向各1-4次。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过对不同程度锈迹工件的等级定义，以及对激光熔覆合金粉末含量的配比对应，在经过除锈检测前后的对比后，能够确定激光熔覆工艺参数对工件除锈的修复效果，精准定义工件的除锈工艺参数，其不仅能够节省除锈成本，同时能够确定除锈参数的标准性，节省工作强度的同时，又能够便于工作人员对工艺参数进行精准的确定工作。
具体实施方式
实施例一
本发明实施例中，一种激光除锈的工艺参数确定方法，包括以下步骤：
(1)、锈迹损伤检测
包括工件的锈迹尺寸检测、裂缝检测、硬度检测、无损探伤检测，定义工件的锈蚀等级，确定工件损伤量，以及确保工件不存在影响修复的缺陷裂纹；
(2)、修前预热
采用电加热的形式，对待检修部位进行200℃-300℃局部预热；
(3)、制定工艺方案
基于视觉检测技术，对工件待除锈部位进行视觉检测定位，制定激光探头行驶路线，进而利用激光熔覆可控性能好的特点，根据原始工件所检测的锈迹情况，计算出金属粉末及熔覆层的层数和厚度；
采用预制送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对工件进行连续扫描，所采用的合金粉末的组分比为：C：0.42，Mn：0.5，Si：0.17，S：0.035，P：0.035，Cr：0.2，Ni：0.3，余量为Fe；
熔覆激光参数：功率300-2000W、光斑直径3-4mm，频率20KHz、开激光延迟1μs、关激光延迟50μs；
(4)、修中检测
采用激光声表面波信号进行除锈质量检测，运用波长1064nm、脉宽10ns、能量1J、光斑直径3mm的激光对工件进行单点多次激光辐照，并用PVDF压电薄膜逐次收集除锈过程中产生的声表面波信号，并对声表面波信号与激光除锈质量之间的关系进行分析；
(5)修后检测
对除锈后的工件进行硬度检测、无损探伤检测、除锈尺寸检测。
工件的锈蚀等级分为A、B、C、D，4个等级：
A.全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈；
B.已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落；
C.氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且有少量点蚀；
D.氧化皮已因锈蚀而全面剥离，并且已普遍发生点蚀；
本工件的锈蚀评定等级为B级。
激光探头的除锈轨迹为横向、纵向各1-4次。
实施例二
本发明实施例中，一种激光除锈的工艺参数确定方法，包括以下步骤：
(1)、锈迹损伤检测
包括工件的锈迹尺寸检测、裂缝检测、硬度检测、无损探伤检测，定义工件的锈蚀等级，确定工件损伤量，以及确保工件不存在影响修复的缺陷裂纹；
(2)、修前预热
采用电加热的形式，对待检修部位进行200℃-300℃局部预热；
(3)、制定工艺方案
基于视觉检测技术，对工件待除锈部位进行视觉检测定位，制定激光探头行驶路线，进而利用激光熔覆可控性能好的特点，根据原始工件所检测的锈迹情况，计算出金属粉末及熔覆层的层数和厚度；
采用预制送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对工件进行连续扫描，所采用的合金粉末的组分比为：C：0.45，Mn：0.6，Si：0.25，S：0.03，P：0.03，Cr：0.15，Ni：0.25，余量为Fe；
熔覆激光参数：功率300-2000W、光斑直径3-4mm，频率20KHz、开激光延迟1μs、关激光延迟50μs；
(4)、修中检测
采用激光声表面波信号进行除锈质量检测，运用波长1064nm、脉宽10ns、能量1J、光斑直径3mm的激光对工件进行单点多次激光辐照，并用PVDF压电薄膜逐次收集除锈过程中产生的声表面波信号，并对声表面波信号与激光除锈质量之间的关系进行分析；
(5)修后检测
对除锈后的工件进行硬度检测、无损探伤检测、除锈尺寸检测。
工件的锈蚀等级分为A、B、C、D，4个等级：
A.全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈；
B.已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落；
C.氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且有少量点蚀；
D.氧化皮已因锈蚀而全面剥离，并且已普遍发生点蚀；
本工件的锈蚀评定等级为A级。
激光探头的除锈轨迹为横向、纵向各1-4次。
实施例三
本发明实施例中，一种激光除锈的工艺参数确定方法，包括以下步骤：
(1)、锈迹损伤检测
包括工件的锈迹尺寸检测、裂缝检测、硬度检测、无损探伤检测，定义工件的锈蚀等级，确定工件损伤量，以及确保工件不存在影响修复的缺陷裂纹；
(2)、修前预热
采用电加热的形式，对待检修部位进行200℃-300℃局部预热；
(3)、制定工艺方案
基于视觉检测技术，对工件待除锈部位进行视觉检测定位，制定激光探头行驶路线，进而利用激光熔覆可控性能好的特点，根据原始工件所检测的锈迹情况，计算出金属粉末及熔覆层的层数和厚度；
采用预制送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对工件进行连续扫描，所采用的合金粉末的组分比为：C：0.48，Mn：0.7，Si：0.3，S：0.02，P：0.02，Cr：0.1，Ni：0.2，余量为Fe；
熔覆激光参数：功率300-2000W、光斑直径3-4mm，频率20KHz、开激光延迟1μs、关激光延迟50μs；
(4)、修中检测
采用激光声表面波信号进行除锈质量检测，运用波长1064nm、脉宽10ns、能量1J、光斑直径3mm的激光对工件进行单点多次激光辐照，并用PVDF压电薄膜逐次收集除锈过程中产生的声表面波信号，并对声表面波信号与激光除锈质量之间的关系进行分析；
(5)修后检测
对除锈后的工件进行硬度检测、无损探伤检测、除锈尺寸检测。
工件的锈蚀等级分为A、B、C、D，4个等级：
A.全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈；
B.已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落；
C.氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且有少量点蚀；
D.氧化皮已因锈蚀而全面剥离，并且已普遍发生点蚀；
本工件的锈蚀评定等级为C级。
激光探头的除锈轨迹为横向、纵向各1-4次。
实施例四
本发明实施例中，一种激光除锈的工艺参数确定方法，包括以下步骤：
(1)、锈迹损伤检测
包括工件的锈迹尺寸检测、裂缝检测、硬度检测、无损探伤检测，定义工件的锈蚀等级，确定工件损伤量，以及确保工件不存在影响修复的缺陷裂纹；
(2)、修前预热
采用电加热的形式，对待检修部位进行200℃-300℃局部预热；
(3)、制定工艺方案
基于视觉检测技术，对工件待除锈部位进行视觉检测定位，制定激光探头行驶路线，进而利用激光熔覆可控性能好的特点，根据原始工件所检测的锈迹情况，计算出金属粉末及熔覆层的层数和厚度；
采用预制送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对工件进行连续扫描，所采用的合金粉末的组分比为：C：0.50，Mn：0.8，Si：0.37，S：0.01，P：0.01，Cr：0.1，Ni：0.1，余量为Fe；
熔覆激光参数：功率300-2000W、光斑直径3-4mm，频率20KHz、开激光延迟1μs、关激光延迟50μs；
(4)、修中检测
采用激光声表面波信号进行除锈质量检测，运用波长1064nm、脉宽10ns、能量1J、光斑直径3mm的激光对工件进行单点多次激光辐照，并用PVDF压电薄膜逐次收集除锈过程中产生的声表面波信号，并对声表面波信号与激光除锈质量之间的关系进行分析；
(5)修后检测
对除锈后的工件进行硬度检测、无损探伤检测、除锈尺寸检测。
工件的锈蚀等级分为A、B、C、D，4个等级：
A.全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈；
B.已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落；
C.氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且有少量点蚀；
D.氧化皮已因锈蚀而全面剥离，并且已普遍发生点蚀；
本工件的锈蚀评定等级为D级。
激光探头的除锈轨迹为横向、纵向各1-4次。
通过对四组不同等级工件除锈检测前后的对比，以及对四组激光熔覆合金粉末的配比，能够确定激光熔覆工艺参数对工件除锈的修复效果，精准定义工件的除锈工艺参数，其不仅能够节省除锈成本，同时能够确定除锈参数的标准性。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种激光除锈的工艺参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、锈迹损伤检测
包括工件的锈迹尺寸检测、裂缝检测、硬度检测、无损探伤检测，定义工件的锈蚀等级，确定工件损伤量，以及确保工件不存在影响修复的缺陷裂纹；
(2)、修前预热
采用电加热的形式，对待检修部位进行200℃-300℃局部预热；
(3)、制定工艺方案
基于视觉检测技术，对工件待除锈部位进行视觉检测定位，制定激光探头行驶路线，进而利用激光熔覆可控性能好的特点，根据原始工件所检测的锈迹情况，计算出金属粉末及熔覆层的层数和厚度；
采用预制送粉的方式，以快速横流二氧化碳激光器为光源对工件进行连续扫描，所采用的合金粉末的组分比为：C：0.42-0.50，Mn：0.5-0.8，Si：0.17-0.37，S：≤0.035，P：≤0.035，Cr：≤0.2，Ni：≤0.3，余量为Fe；
熔覆激光参数：功率300-2000W、光斑直径3-4mm，频率20KHz、开激光延迟1μs、关激光延迟50μs；
(4)、修中检测
采用激光声表面波信号进行除锈质量检测，运用波长1064nm、脉宽10ns、能量1J、光斑直径3mm的激光对工件进行单点多次激光辐照，并用PVDF压电薄膜逐次收集除锈过程中产生的声表面波信号，并对声表面波信号与激光除锈质量之间的关系进行分析；
(5)修后检测
对除锈后的工件进行硬度检测、无损探伤检测、除锈尺寸检测。
2.根据权利要求1所述的一种激光除锈的工艺参数确定方法，其特征在于，所述工件的锈蚀等级分为A、B、C、D，4个等级：
A.全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈；
B.已发生锈蚀，并且部分氧化皮已经剥落；
C.氧化皮已因锈蚀而剥落，或者可以刮除，并且有少量点蚀；
D.氧化皮已因锈蚀而全面剥离，并且已普遍发生点蚀。
3.根据权利要求1所述的一种激光除锈的工艺参数确定方法，其特征在于，所述激光探头的除锈轨迹为横向、纵向各1-4次。
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