[发明专利]超声辅助激光水下清洗装置及方法

说明书

本发明公开了一种超声辅助激光水下清洗装置和方法，清洗加工模块包括工件、水箱和平场聚焦透镜，工件放置于水箱内的水下，平场聚焦透镜设于水面上方；工作台模块包括可在X/Y向移动的平台，水箱放置于平台上；超声能量模块包括超声换能器，超声换能器附着于水箱上；其激光扫描模块包括振镜和多边形扫描反射镜，多边形扫描反射镜可转动的设于平场聚焦透镜上方，振镜对应于多边形扫描反射镜设置；振镜将入射激光束向多边形扫描反射镜反射，多边形扫描反射镜将入射激光束向平场聚焦透镜反射，平场聚焦透镜将两次反射的入射激光束转变为工作激光束打在工件上而产生空化气泡。本发明提高了清洗效率和效果，增加了工件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及激光清洗辅助机构，具体为一种超声辅助激光水下清洗装置及方法。

背景技术

激光清洗是工业清洗领域中的一个重要方向，它具有以下几个优点：

1、保护环境。

2、非接触式清洗，对基材损伤小。

3、较高灵活性、稳定性和自动化。

4、清洗质量好。

然而，随着激光清洗的领域不断扩大，激光清洗的工件涉及到了精密仪器，对于精密仪器，热影响是不能接受的；此外，当在空气中易被氧化的工件被清洗时，工件在被清洗过后很快再次被污染，由于激光在空气中清洗过后仍有余温残留，加速了清洗表面被氧化，从而降低了激光清洗效率和精度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种降低热影响、不易氧化、清洗效率高的超声辅助激光水下清洗装置及方法。

能够解决上述技术问题的超声辅助激光水下清洗装置，其技术方案包括激光扫描模块、清洗加工模块、超声能量模块以及工作台模块，其中：

1、所述清洗加工模块包括工件、水箱和平场聚焦透镜，所述工件放置于水箱内的水下，所述平场聚焦透镜设于水面上方与工件相对。

2、所述工作台模块包括可在X/Y向移动的平台，所述水箱放置于平台上。

3、所述超声能量模块包括超声换能器，所述超声换能器附着于水箱上并通过线路连接超声波发生器。

4、所述激光扫描模块包括振镜和多边形扫描反射镜，所述多边形扫描反射镜可转动的设于平场聚焦透镜上方，多边形扫描反射镜的转动轴线为Y向，所述振镜对应于多边形扫描反射镜设置。

所述振镜将入射激光束向正多边形扫描反射镜反射，多边形扫描反射镜将入射激光束再次向平场聚焦透镜反射，所述平场聚焦透镜将两次反射的入射激光束转变为工作激光束打在工件上而产生空化气泡。

优化方案中，所述振镜于正多边形扫描反射镜侧旁下方设置，垂直的入射激光束向下照射在振镜上。

采用上述超声辅助激光水下清洗装置对工件进行激光清洗，其清洗方式为：

1、清洗开始时，入射激光束通过振镜反射到旋转的多边形扫描反射镜(3)上、再从多边形扫描反射镜上反射到平场聚焦透镜上，入射激光束经平场聚焦透镜聚焦后转变为工作激光束，工作激光束打在工件上产生空化气泡，由于多边形扫描反射镜的高速旋转，工作激光束在工件上快速作X向扫描而使空化气泡形成清洗工件的气泡脉动。

2、清洗的同时启动超声波发生器，水箱上的超声换能器开始工作，使空化气泡的脉动变得更剧烈，脉动周期变得更长，从而提高空化气泡去除杂质的能力，空化气泡脉动剧烈破碎后产生的较高压强有助于工件被清洗表面的强化，提高其可靠性和力学性能，超声换能器促进了水的缓慢流动，有助于使水中杂质偏离工作激光束，减少杂质对工作激光束的干涉，提高入射激光束的利用率。

3、平台作X移动以扩大工作激光束的长度清洗范围，平台作Y移动以扩大工作激光束的宽度清洗范围。