[发明专利]一种激光焊前材料表面的预处理方法及系统

说明书

一种激光焊前材料表面的预处理方法及系统。所述方法包括首先通过皮秒脉冲激光对样品表面进行清洗，在通过皮秒脉冲激光对样品表面进行清洗的同时，图像采集设备实时采集样品的表面形态，并根据样品表面形态判断样品表面是否清洗干净：如未清洗干净，继续通过皮秒脉冲激光对样品表面进行清洗；如清洗干净，关闭皮秒脉冲激光，通过飞秒激光对样品表面进行黑化处理；在黑化处理的同时，图像采集设备实时监测样品表面的黑化情况，当样品表面完全黑化之后，关闭飞秒激光，即完成焊前材料表面的预处理。本方法可以使样品对光的强反射作用消失，在表面形成微纳结构，大大提高了激光焊接过程中材料对激光的吸收效率，有效地提高了激光焊接效率和质量。

技术领域

本发明涉及一种激光焊前材料表面的预处理方法及系统，具体涉及一种在激光焊之前材料表面的飞秒/皮秒脉冲激光复合预处理方法及预处理系统。

背景技术

在航天、高铁等产品中需要应用大量的高强合金零件，其焊接方式是航天、高铁研究中的一个重要方向。激光焊接具有无机械接触，焊接速度快，生产效率高等优点，得到了越来越多的关注。激光焊接前对焊接材料的处理又是影响激光焊接效果的一个关键因素。合金表面的油污、氧化膜等附着物会影响焊接质量和效率。焊前去除合金材料的附着物是防止产生气孔、夹渣的重要步骤。

目前，焊前对材料的预处理方式主要是指对材料的清洗。传统的清洗方式主要包括化学清洗和手工打磨。化学清洗一般是指酸洗，该过程能够有效清除基材表面的氧化膜和油污，但是该方法对环境污染严重。而手工打磨的方法工作效率低、成本高、工作环境恶劣、容易损伤基底材料表面、不能满足大批量生产的要求。除此之外，还可以采用激光清洗的方式。激光清洗是将高能激光投射到物理表面，使材料表面的附着物瞬时蒸发、烧蚀或剥离，是一种新型的表面处理技术。相比于传统的清洗方式，激光清洗更加高效环保。目前激光清洗一般都是采用基于调Q技术的纳秒脉冲清洗。但是不论采用哪一种清洗方式，对材料的处理都是单一的，清洗后获得的材料基材对激光反射率较高、激光吸收率较低，将影响激光焊接效率。

发明内容

本发明的第一发明目的是提供一种激光焊前材料表面的预处理方法。该方法可通过对焊前材料表面的预处理提高激光焊接质量和效率。

本发明实现其第一发明目的所采取的技术方案是：一种激光焊前材料表面的预处理方法，包括首先通过皮秒脉冲激光对材料样品表面进行清洗，其特征在于：在通过皮秒脉冲激光对样品表面进行清洗的同时，图像采集设备实时采集样品的表面形态，并根据样品表面形态判断样品表面是否清洗干净：如未清洗干净，继续通过皮秒脉冲激光对样品表面进行清洗；如清洗干净，关闭皮秒脉冲激光，通过飞秒激光对样品表面进行黑化处理；在通过飞秒激光对样品表面进行黑化处理的同时，图像采集设备实时监测样品表面的黑化情况，当样品表面完全黑化之后，关闭飞秒激光，即完成焊前材料表面的预处理。

与现有技术相比，本发明方法的有益效果是：本发明方法首先通过皮秒脉冲激光对样品表面进行清洗；去除样品表面会影响焊接质量和效率的油污、氧化膜等附着物，然后进一步通过飞秒激光对样品表面进行黑化处理，黑化处理不仅可以使样品表面对光的强反射作用消失，提高激光焊接的效率和质量；同时黑化处理又可以在样品表面形成微纳结构，增大表面积，使金属材料散热性更好，进一步提高激光焊接质量。总之，利用皮秒脉冲激光清洗和飞秒激光黑化对焊前材料表面复合预处理，大大提高激光焊接过程中材料对激光的吸收效率，有效地提高了激光焊接效率和质量。

进一步，本发明方法所述根据样品表面形态判断样品表面是否清洗干净是通过计算机软件智能判断。

进一步，本发明方法所述图像采集设备实时监测样品表面的黑化情况，判断是否完全黑化是通过计算机软件智能判断。

这样，直接通过计算机软件智能判断样品表面清洗情况和黑化情况，整个过程中无需人工干预，大大提高了工作效率，降低了预处理成本。