[发明专利]一种脉冲激光控制铝合金表面粗糙度的方法

说明书

本发明公开了一种脉冲激光控制铝合金表面粗糙度的方法，涉及激光加工领域，依据脉冲激光照射到铝合金表面会产生物理化学反应，在铝合金表面形成脉冲坑，从而使得表面产生起伏，而铝合金表面粗糙度直接取决于表面起伏程度。这种因脉冲激光作用而产生的脉冲坑的深浅和大小与激光的能量密度呈正相关，因此通过控制脉冲激光在铝合金表面能量密度的分布可以控制产生脉冲坑的大小和深浅，就能达到控制铝合金表面粗糙度的目的。在实际操作中，只需要调整脉冲激光和机器人行走的工艺参数就可以达到控制铝合金表面粗糙度的效果。因此，本发明提出的是一种操作简单、高效环保的铝合金表面可控粗糙处理的方法。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种脉冲激光控制铝合金表面粗糙度的方法。

背景技术

铝合金密度低，具有优良的导热性和抗腐蚀性，是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等制造业中。由于使用环境的差异，为增强铝合金结构件的使用寿命，通常采用表面涂漆对其进行防护。其中，底材表面处理的质量对涂层寿命及结合力影响近50％，而表面粗糙度作为表面质量重要指标，从根本上影响漆层与基材间机械结合的大小(见参考文献：王传忠,张磊,曹志刚,等.浅析表面粗糙度对涂装的影响[J].现代涂料与涂装,2011,14(5):66-67.)。

目前，材料表面粗糙度控制方法主要通过人工打磨、数控加工、喷砂处理和连续激光烧蚀等方法(见参考文献：李斌.一种利用激光改变产品表面粗糙度的方法:,CN109530910A.2019.)。

人工打磨，通过手持砂轮对样品进行表面处理，表面处理质量取决于工人技术，处理质量不具备重复性，表面粗糙度不够均匀，对于大型零件，操作耗时、效率低下。

数控加工，主要通过数控机床对规则表面进行车削或磨削，但无法控制非规则材料表面粗糙度值，同时，由于机床尺寸限制，待处理材料尺寸也有一定的限制。

喷砂处理：主要利用高速沙流的冲击作用粗化材料表面，对材料表面较大的损伤。通过控制砂粒大小控制表面粗糙度值，但无法处理小尺寸工件。同时，在喷砂处理过程中会产生粉尘污染。

连续激光烧蚀：主要通过激光烧熔材料，在表面形成沟槽粗化。该方法对材料表面损伤较大，属于激光热加工，处理后需要冷却。同时，通过形成沟槽改变表面粗糙度的方法各向异性较差，仅在垂直于沟槽方向存在粗糙度值大小。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种操作简单、高效环保的一种铝合金表面粗糙处理的方法。

发明内容