一種基于激光毛化技術(shù)的激光除銹裝置和方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于激光毛化技術(shù)的激光除銹裝置和方法，包括激光器、保護(hù)氣體瓶、除銹頭、氣體吸附裝置和機(jī)器轉(zhuǎn)臂，除銹頭內(nèi)設(shè)有激光通道，除銹頭由除銹頭本體和除銹噴嘴組成，除銹噴嘴上設(shè)有氣體吸附通道和氣體吸附管接口，氣體吸附通道與氣體吸附管接口貫通；除銹頭本體上設(shè)有傳輸光纖接口、聚焦透鏡和保護(hù)氣體管接口，保護(hù)氣體管接口與激光通道貫通；激光器通過傳輸光纖與傳輸光纖接口連接，保護(hù)氣體瓶通過保護(hù)氣體管與保護(hù)氣體管接口連接，氣體吸附裝置通過氣體吸附管與氣體吸附管接口連接，除銹頭整體安裝在機(jī)器轉(zhuǎn)臂上，實(shí)現(xiàn)上下左右多個(gè)角度運(yùn)動(dòng)；利用該裝置的除銹方法得到的材料表面就比單獨(dú)激光除銹之后涂防護(hù)漆，有更好的防止生銹的效果。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種激光除銹裝置和方法，特別涉及，適用于海洋工程裝備的除銹領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
眾所周知，近年來隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷增長、對能源的需求不斷增加，我國對海洋石油的開發(fā)不斷重視起來。中國的海上油田開發(fā)基本上集中在近海以內(nèi)，300米以上的海域還有90%沒有開發(fā)，所以未來的海洋石油平臺(tái)將會(huì)越來越多的集中在深海。所以適應(yīng)深海環(huán)境可用于海洋石油勘探和開采的海洋平臺(tái)已成為深海油氣開發(fā)的主要裝備。隨著各種新材料的應(yīng)用，鉆井平臺(tái)離大陸越來越遠(yuǎn)，于是在海洋結(jié)構(gòu)的建造以及維修中，對海工平臺(tái)的除銹技術(shù)發(fā)展提出了迫切的要求。現(xiàn)代工業(yè)除銹技術(shù)主要有四類(侯玫，張傳俊.現(xiàn)代工業(yè)中幾種先進(jìn)除銹方法的對比研究[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2007 (20) 4 :19-20):高壓水除銹法、酸洗除銹法、噴砂除銹法、激光除銹法。高壓水流除銹法需要耗費(fèi)大量的水，而且水對金屬表面會(huì)有銹蝕作用，另外還會(huì)帶來如何處理被污染的清洗用水問題；酸洗除銹法清洗操作過程復(fù)雜、危險(xiǎn)，不僅易對工件表面造成損傷，而且所產(chǎn)生的廢液也會(huì)帶來環(huán)境污染問題；噴砂除銹法，會(huì)減少工件本身的壽命，會(huì)產(chǎn)生大量灰塵，不僅污染環(huán)境更重要的是嚴(yán)重危害了操作人員的健康。在對環(huán)境保護(hù)日益重視的今天，由此可見以上三種方法都不適合海工平臺(tái)的除銹。激光除銹不需要使用任何有害的化學(xué)清洗劑，只會(huì)產(chǎn)生極少的廢物(比如，除銹時(shí)產(chǎn)生的一些金屬黑色粉末、灰塵等)，均可以采用吸附裝置進(jìn)行除去。如果和機(jī)器人或機(jī)器臂相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化無人操作。但傳統(tǒng)方法是激光除銹之后就直接對材料進(jìn)行噴漆，沒有后續(xù)的進(jìn)一步操作。結(jié)果就造成材料的防銹能力不強(qiáng)，潮濕的海風(fēng)吹拂后，沒過多長時(shí)間，材料表面就又會(huì)生銹。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是為了克服傳統(tǒng)的利用激光除銹后，材料表面經(jīng)過一段時(shí)間又容易生銹的缺陷，提供。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)思路是在激光除銹裝置中集成了激光毛化設(shè)備，在激光除銹之后進(jìn)行激光毛化，在激光毛化之后再對材料表面進(jìn)行噴漆處理，可以有如下幾種技術(shù)方案一種基于激光毛化技術(shù)的激光除銹裝置，包括激光器、保護(hù)氣體瓶、除銹頭、氣體吸附裝置和機(jī)器轉(zhuǎn)臂，所述除銹頭內(nèi)設(shè)有激光通道，所述除銹頭由除銹頭本體和連接在所述除銹頭本體上的除銹噴嘴組成，所述除銹噴嘴上設(shè)有位于所述激光通道外側(cè)的氣體吸附通道和氣體吸附管接口，所述氣體吸附通道與所述氣體吸附管接口貫通；所述除銹頭本體上依次設(shè)有傳輸光纖接口、聚焦透鏡和保護(hù)氣體管接口，所述保護(hù)氣體管接口與除銹頭上的激光通道貫通；所述激光器通過傳輸光纖與所述除銹頭本體上的傳輸光纖接口連接，所述保護(hù)氣體瓶通過保護(hù)氣體管與所述除銹頭本體上的保護(hù)氣體管接口連接，所述氣體吸附裝置通過氣體吸附管與所述除銹噴嘴上的氣體吸附管接口連接，所述除銹頭整體安裝在所述機(jī)器轉(zhuǎn)臂上，所述除銹頭通過所述機(jī)器轉(zhuǎn)臂實(shí)現(xiàn)上下左右多個(gè)角度運(yùn)動(dòng)。更進(jìn)一步的，所述除銹噴嘴與所述除銹頭本體螺紋連接，這樣可以實(shí)現(xiàn)除銹噴嘴與除銹頭本體之間的方便快速地更換。更進(jìn)一步的，為保證聚焦透鏡的聚焦效果，所述聚焦透鏡與所述保護(hù)氣體管接口之間設(shè)有保護(hù)平面鏡，用來防止噴嘴內(nèi)的雜質(zhì)污染聚焦透鏡。一種基于激光毛化技術(shù)的激光除銹裝置，包括激光器、保護(hù)氣體瓶、除銹頭、氣體吸附裝置和機(jī)器轉(zhuǎn)臂，所述除銹頭內(nèi)設(shè)有激光通道，所述除銹頭由除銹頭本體和連接在所述除銹頭本體上的除銹噴嘴組成，所述除銹噴嘴上設(shè)有位于所述激光通道外側(cè)的氣體吸附通道、保護(hù)氣體管接口和氣體吸附管接口，所述保護(hù)氣體管接口和所述激光通道貫通，所述氣體吸附管接口與所述氣體吸附通道貫通；所述除銹頭本體 上設(shè)有傳輸光纖接口和聚焦透鏡；所述激光器通過傳輸光纖與所述除銹頭本體上的傳輸光纖接口連接，所述保護(hù)氣體瓶通過保護(hù)氣體管與所述除銹噴嘴上的保護(hù)氣體管接口連接，所述氣體吸附裝置通過氣體吸附管與所述除銹噴嘴上的氣體吸附管接口連接，所述除銹頭整體安裝在所述機(jī)器轉(zhuǎn)臂上，所述除銹頭通過所述機(jī)器轉(zhuǎn)臂實(shí)現(xiàn)上下左右多個(gè)角度運(yùn)動(dòng)。更進(jìn)一步的，所述除銹噴嘴與所述除銹頭本體螺紋連接，這樣可以實(shí)現(xiàn)除銹噴嘴與除銹頭本體之間的方便快速地更換。更進(jìn)一步的，為保證所述除銹頭本體內(nèi)聚焦透鏡的聚焦效果，在所述除銹頭本體內(nèi)的聚焦透鏡下方設(shè)有保護(hù)平面鏡，用來防止噴嘴內(nèi)的雜質(zhì)通過激光通道污染聚焦透鏡。 上述方案中，所述保護(hù)氣體瓶內(nèi)的氣體為氬氣。上述方案中，所述激光器的脈沖頻率范圍為2KHz—IOOKHz ,輸出功率密度范圍為IO4 — IO8WZcm2。利用上述激光除銹裝置進(jìn)行激光除銹的方法，包括如下步驟A :打開激光器，將所述激光器的工作頻率保持在20ΚΗΖ—100ΚΗΖ，輸出光束功率密度保持在IO6 — 108W/cm2，激光光束經(jīng)過傳輸光纖在除銹頭內(nèi)由聚焦透鏡會(huì)聚在待除銹部位；利用機(jī)器轉(zhuǎn)臂來調(diào)整離焦量使激光光斑直徑保持在O. 5mm ;進(jìn)行激光除銹，同時(shí)啟動(dòng)氣體吸附裝置，以空氣作為吸附氣體，保持吸附速度為10m/S—20m/S ;于是激光除銹過程中產(chǎn)生的灰塵將通過氣體吸附管集中被吸附到氣體吸附裝置里。B:激光除銹結(jié)束后，關(guān)閉氣體吸附裝置，將所述激光器的工作頻率保持在2ΚΗζ—20ΚΗ ,輸出光束功率密度保持在IO4 — IO6WZcm2，激光光束經(jīng)過傳輸光纖在除銹頭內(nèi)由聚焦透鏡會(huì)聚在待毛化部位，利用機(jī)器轉(zhuǎn)臂來調(diào)整離焦量使激光光斑直徑保持在O.1mm ;打開保護(hù)氣體瓶,將IS氣通過保護(hù)氣體管以5m/s—10 m/s的流速送入激光除銹頭內(nèi)，進(jìn)行激光毛化。本專利技術(shù)的技術(shù)效果(I)采用激光除銹，不會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生污染，產(chǎn)生的灰塵可以用氣體吸附裝置收集除去。(2)單獨(dú)進(jìn)行激光除銹需要一臺(tái)激光器和其他設(shè)備，單獨(dú)進(jìn)行激光毛化也需要一臺(tái)激光器和其他設(shè)備，這樣設(shè)備投入資金就會(huì)多，在空間比較緊張的海洋平臺(tái)上占用體積就會(huì)比較大；同時(shí)先除銹再毛化需要更換設(shè)備，操作就會(huì)相對復(fù)雜。而本專利技術(shù)通過在激光除銹裝置中集成了激光毛化設(shè)備，減少了設(shè)備投入資金，節(jié)省了海工平臺(tái)的空間，不需要更換設(shè)備就可以進(jìn)行激光毛化，提高了工作效率。(3)采用機(jī)器轉(zhuǎn)臂控制除銹頭，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化激光除銹和毛化，也有利于保證定位精度和除銹、毛化質(zhì)量。附圖說明下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖1是本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是實(shí)施例1中的除銹頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是實(shí)施例1中激光除銹時(shí)的除銹頭內(nèi)部氣體吸附流向圖。圖4是實(shí)施例1中激光毛化時(shí)的除銹頭內(nèi)部保護(hù)氣體流向圖。圖5是實(shí)施例2中的除銹頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5中A-A方向的剖視圖。圖7是實(shí)施例2中激光除銹時(shí)的除銹頭內(nèi)部氣體吸附流向圖。圖8是實(shí)施例2中激光毛化時(shí)的除銹頭內(nèi)部保護(hù)氣體流向圖。圖中1.激光器 2.保護(hù)氣體瓶3.海工平臺(tái)4.氣體吸附裝置5.氣體吸附管6.除銹頭7.傳輸光纖8.保護(hù)氣體管9.機(jī)器轉(zhuǎn)臂61.保護(hù)氣體管接口 62.激光通道63.氣體吸附通道64.待除銹(毛化)材料65.氣體吸附管接口66.保護(hù) 平面鏡67.聚焦透鏡68.傳輸光纖接口。具體實(shí)施方式實(shí)施例1如圖1和圖2所示，實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的裝置包括激光器1、保護(hù)氣體瓶2、除銹頭6、氣體吸附裝置4和機(jī)器轉(zhuǎn)臂9，所述除銹頭6上設(shè)有激光通道62，所述除銹頭6由除銹頭本體和連接在所述除銹頭本體上的除銹噴嘴組成，所述除銹噴嘴與所述除銹頭本體螺紋連接，這樣可以實(shí)現(xiàn)除銹噴嘴與除銹頭本體之間的方便快速地更換；所述除本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于激光毛化技術(shù)的激光除銹裝置，其特征在于：包括激光器（1）、保護(hù)氣體瓶（2）、除銹頭（6）、氣體吸附裝置（4）和機(jī)器轉(zhuǎn)臂（9），所述除銹頭（6）內(nèi)設(shè)有激光通道（62），所述除銹頭（6）由除銹頭本體和連接在所述除銹頭本體上的除銹噴嘴組成，所述除銹噴嘴上設(shè)有位于所述激光通道外側(cè)的氣體吸附通道（63）和氣體吸附管接口（65），所述氣體吸附通道（63）與所述氣體吸附管接口（65）貫通；所述除銹頭本體上依次設(shè)有傳輸光纖接口（68）、聚焦透鏡（67）和保護(hù)氣體管接口（61），所述保護(hù)氣體管接口（61）與除銹頭上的激光通道（62）貫通；所述激光器（1）通過傳輸光纖（7）與所述除銹頭本體上的傳輸光纖接口（68）連接，所述保護(hù)氣體瓶（2）通過保護(hù)氣體管（8）與所述除銹頭本體上的保護(hù)氣體管接口（61）連接，所述氣體吸附裝置（4）通過氣體吸附管（5）與所述除銹噴嘴上的氣體吸附管接口（65）連接，所述除銹頭整體安裝在所述機(jī)器轉(zhuǎn)臂（9）上，所述除銹頭（6）通過所述機(jī)器轉(zhuǎn)臂（9）實(shí)現(xiàn)上下左右多個(gè)角度運(yùn)動(dòng)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于激光毛化技術(shù)的激光除銹裝置，其特征在于包括激光器(I)、保護(hù)氣體瓶(2)、除銹頭(6)、氣體吸附裝置(4)和機(jī)器轉(zhuǎn)臂(9)，所述除銹頭(6)內(nèi)設(shè)有激光通道(62)，所述除銹頭(6)由除銹頭本體和連接在所述除銹頭本體上的除銹噴嘴組成，所述除銹噴嘴上設(shè)有位于所述激光通道外側(cè)的氣體吸附通道(63)和氣體吸附管接口(65)，所述氣體吸附通道(63)與所述氣體吸附管接口(65)貫通；所述除銹頭本體上依次設(shè)有傳輸光纖接口(68)、聚焦透鏡(67)和保護(hù)氣體管接口(61)，所述保護(hù)氣體管接口(61)與除銹頭上的激光通道(62)貫通；所述激光器(I)通過傳輸光纖(7)與所述除銹頭本體上的傳輸光纖接口(68)連接，所述保護(hù)氣體瓶(2)通過保護(hù)氣體管(8)與所述除銹頭本體上的保護(hù)氣體管接口(61)連接，所述氣體吸附裝置(4)通過氣體吸附管(5)與所述除銹噴嘴上的氣體吸附管接口( 65 )連接，所述除銹頭整體安裝在所述機(jī)器轉(zhuǎn)臂(9 )上，所述除銹頭(6 )通過所述機(jī)器轉(zhuǎn)臂(9)實(shí)現(xiàn)上下左右多個(gè)角度運(yùn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光毛化技術(shù)的激光除銹裝置，其特征在于所述聚焦透鏡(67)與所述保護(hù)氣體管接口(61)之間設(shè)有保護(hù)平面鏡(66)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光毛化技術(shù)的激光除銹裝置，其特征在于所述除銹噴嘴與所述除銹頭本體螺紋連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光毛化技術(shù)的激光除銹裝置，其特征在于所述保護(hù)氣體瓶(2)內(nèi)的氣體為氬氣。5.一種基于激光毛化技術(shù)的激光除銹裝置，其特征在于包括激光器(I)、保護(hù)氣體瓶(2)、除銹頭(6)、氣體吸附裝置(4)和機(jī)器轉(zhuǎn)臂(9)，所述除銹頭(6)內(nèi)設(shè)有激光通道(62)，所述除銹頭(6)由除銹頭本體和連接在所述除銹頭本體上的除銹噴嘴組成，所述除銹噴嘴上設(shè)有位于所述激光通道(62)外側(cè)的氣體吸附通道(63)、保護(hù)氣體管接口(61)和氣體吸附管接口(65)，所述保護(hù)氣體管接口(61)和所述激光通道(62)貫通，所述氣體吸附管接口(65)與所述氣體吸附通道(63)貫通；所述除銹頭本體上設(shè)有傳輸光纖接口(68)和聚焦透鏡(67 );所述激光器(I)通過傳輸光纖(7 )與所述除銹頭本體上的傳輸光纖接口( 68 )連接，所述保護(hù)氣體瓶(2)通過保護(hù)氣體管(8)與所述除銹噴嘴上的保護(hù)氣體管接口(61)連接，所述氣體吸附裝置(4)通過氣體吸附管(5)與所述除銹噴嘴上的氣體吸附管接口(65)連接，所述除銹頭(6 )整體安裝在所述機(jī)器轉(zhuǎn)臂(9 )上，所述除銹頭(6 )通過所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張永康，張署光，張朝陽，張滿奎，張磊，
申請(專利權(quán))人：江蘇大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：