[发明专利]一种航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗方法及装置

说明书

本发明提供了一种航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗方法及装置。航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗方法包括：将待清洗零件安装在预设清洗工位。使纳秒脉冲固体激光装置发出的清洗用的激光束的光轴与待清洗零件的待清洗表面之间形成30°至90°的夹角，使吸尘器的吸尘头与待清洗表面之间形成10°至30°的夹角。沿着清洗方向，吸尘头处于激光束在待清洗表面形成的线光斑的后侧。按照预设激光平均功率、预设线光斑长度和预设清洗速度对待清洗表面进行至少一编清洗，并打开吸尘器。预设激光平均功率为90W至160W，预设线光斑长度为8mm至35mm，预设清洗速度为2mm/s至8mm/s。不锈钢零部件表面的漆层被全部清除，不锈钢基材表面没有损伤，清洗过程绿色、环保。

技术领域

本发明涉及航空发动机表面清洗领域，特别是涉及一种航空发动机不锈钢部件漆层的激光清洗方法及装置。

背景技术

不锈钢是在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢。不锈钢具有表面美观、耐腐蚀、抗地震、节水、卫生(无铁锈及铜绿色)、重量轻(和碳钢相比减轻1/3)、寿命长(可服役20～100年)、寿命周期成本(LCC)低等特点，同时不必经过镀色等表面处理而发挥不锈钢所固有的表面性能，属可回收再利用的绿色环保材料，是一种可以应用于多领域的钢铁材料。

从目前来看：中国目前的不锈钢消耗量为人均3.4kg，已经是发展中国家用量的前列，甚至达到发达国家的用量。2016年全球不锈钢产量4578万吨，较2015年的4155万吨增长10.18％，当中2016年中国不锈钢产量为2493.8万吨，占全球总产量的54.48％。预计2017年全球不锈钢产量5000万吨，我国不锈钢产量2600万吨，同比增长3.5％，占全球总产量的52％。不锈钢产量的增加意味着不锈钢将在更为广泛的领域得到应用。

对于在高温、高压或酸性等特殊环境下的不锈钢制品，通常会在其表面涂有特制的油漆。不锈钢产品本身具有较长的使用寿命，但相比较而言漆层随着服役时间的增加，表面会产生龟裂、脱落等缺陷。为此需要定期清除表面的久漆，并喷涂新漆。目前生产中常用的方法为化学清洗法和机械打磨法，两种方法都有一定的局限性。

化学清洗法：对于应用于一般环境下的不锈钢表面漆层，通常采用无水乙醇或稀释剂进行溶解、剥除。对于应用于特殊环境下的不锈钢表面漆层，通常采用配制的酸性溶液进行酸洗去除。无论是使用何种溶液进行清洗，都需要准备和待清洗零部件相对应的体积的清洗槽，对于一些大型、大批量的构件应用限制较多。且化学清洗法工序复杂，环境要求高，需要加热、加压，清洗效率低，成本较高，对清洗的零部件有一定的形状要求，可控性较差，容易对没有喷涂漆层的零部件部位造成损伤。同时化学清洗法会产生有害气体，对环境和操作人员的身体造成损伤。随着我国对制造业环保要求的进一步提高，化学清洗法会被逐渐淘汰。

机械打磨法：常见的机械打磨法为使用角磨机、砂纸等工具的手工打磨，或是使用喷砂、水射流的机器打磨。这一类型的方法虽能较高效的清除表面漆层，且成本低廉，但工艺可控性差，会对基材会造成损伤，产生残余应力，降低性能，同时机械打磨通常需要人员手持操作，有一定的危险性，可能对操作人员造成高能损伤，长期在除漆车间工作易患尘肺等职业病。因此，在高端制造业中，机械打磨法的应用有限。

激光清洗，也称为激光剥离，是一种高效、环保的不锈钢表面漆层清洗方法，短脉冲(纳秒)激光可以使不锈钢表面的油漆在热应力的作用下，由于不锈钢基材和漆层的热膨胀系数不相同，从而漆层发生龟裂，并在脉冲激光产生的等离子体冲击波作用下，脱离基材表面。该方法为非接触式的清洗方法，自动化程度高；无需清洗耗材；配备的吸尘系统将剥离的油漆颗粒回收，不污染环境，属于绿色的清洗技术；而且，短脉冲的激光作用，近似于冷加工，不影响不锈钢基材的性能。