一種超短脈沖激光振鏡式掃描去除熱軋鋼板涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超短脈沖激光振鏡式掃描去除熱乳鋼板涂層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，汽車生產(chǎn)正向著更安全、更節(jié)能環(huán)保的趨勢(shì)發(fā)展，汽車用鋼板Al-Si涂層熱成形鋼板因其良好的性能得到很廣泛的應(yīng)用。Al-Si涂層熱成形鋼板經(jīng)熱處理后，強(qiáng)度為普通鋼板的3?4倍，Al-Si涂層具有良好的耐熱性、耐腐蝕性，在保證相同強(qiáng)度的前提下材料厚度可以大幅降低，為車身減重以及車身安全性的提高做出了卓越貢獻(xiàn)。但是，在焊接過程中，Al-Si涂層在受熱后會(huì)熔入焊縫。焊縫中熔入的Al與母材中的Fe結(jié)合生成FeAl相，Si會(huì)在熔合線附近沉淀加大了接頭組織的脆性，降低了焊縫的強(qiáng)度。同時(shí)，由于Al-Si涂層與母材的熱膨脹系數(shù)不同，會(huì)產(chǎn)生熱裂紋等焊接缺陷，因此，去除熱成形鋼板的Al-Si涂層勢(shì)在必行。目前去除Al-Si涂層的常規(guī)方法為機(jī)械法及化學(xué)法，機(jī)械法去除效率低，且Al-Si涂層去除后鋼板的表面不光滑平整;化學(xué)法對(duì)環(huán)境污染大，同時(shí)，機(jī)械法和化學(xué)法這兩種常規(guī)方法均不能控制去除涂層的厚度，無法完成焊接工藝自動(dòng)化要求。
[0003]目前阿賽洛公司已經(jīng)研發(fā)出一種采用激光去除Al-Si涂層的方法。研究人員通過采用一種分光裝置，將束狀激光調(diào)整為條狀激光，繼而對(duì)板材進(jìn)行去涂層處理。這種方法解決了采用機(jī)械法去除涂層后表面不光潔平整、去除厚度難以控制以及去除效率低等的問題。但是此方法也具有其局限性，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn):(I)由于去除涂層時(shí)采用了分光裝置，激光能量被分散，能量密度降低，去除相同厚度的涂層時(shí)需要的激光功率增加，導(dǎo)致使用成本增加；(2)采用條狀光束時(shí)，當(dāng)去除涂層區(qū)域?qū)挾雀淖儠r(shí)，分光裝置也需要隨其更換，操作比較繁瑣，效率低下；而且對(duì)所去除涂層寬度有一定限制；(3)采用分光裝置難以完全保證經(jīng)過分光裝置后的條狀區(qū)域內(nèi)能量分布均勻，因此涂層去除厚度的均勻性很難保證，以上這些局限性均在一定程度上限制了帶Al-Si涂層熱成形鋼板的涂層去除和拼焊的生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種超短脈沖激光振鏡式掃描去除熱乳鋼板涂層的方法，無需采用分光裝置，同樣激光功率情況下，振鏡式掃描法能量密度較大，去除效率高，去除涂層的尺寸可調(diào)節(jié)，并且可以通過控制激光功率控制其去除厚度。
[0005]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種超短脈沖激光振鏡式掃描去除熱乳鋼板涂層的方法，包括以下步驟:
[0007]步驟I):對(duì)待焊接的熱乳鋼板的表面進(jìn)行清洗去除表面油污，所述熱乳鋼板具有Al-Si涂層；
[0008]步驟2):將經(jīng)步驟I)清洗后的熱乳鋼板固定在工裝夾具上，調(diào)節(jié)激光器發(fā)出的超短脈沖激光垂直于熱乳鋼板設(shè)置；
[0009]步驟3):按照預(yù)設(shè)的超短脈沖激光振鏡式去除Al-Si涂層的工藝參數(shù)，打開激光器對(duì)熱乳鋼板的Al-Si涂層進(jìn)行去除；
[0010]步驟4):關(guān)閉激光器，打開工裝夾具，取下Al-Si涂層熱乳鋼板，即完成超短脈沖激光振鏡式掃描去除熱乳鋼板的Al -S i涂層的過程。
[0011 ]其中，所述激光器為超短脈沖YAG固體激光器。
[0012]優(yōu)選地，一種超短脈沖激光振鏡式掃描去除熱乳鋼板涂層的方法，包括以下步驟:
[0013]步驟I):對(duì)待焊接的熱乳鋼板的表面進(jìn)行清洗去除表面油污，所述熱乳鋼板具有Al-Si涂層；
[0014]步驟2):將經(jīng)步驟I)清洗后的熱乳鋼板固定在工裝夾具上，并將熱乳鋼板水平放置，調(diào)節(jié)激光器發(fā)出的超短脈沖激光垂直于熱乳鋼板設(shè)置；
[0015]步驟3):設(shè)置超短脈沖激光振鏡式去除Al-Si涂層的工藝參數(shù):掃描寬度為-15?15mm，振鏡掃描頻率為O?2000Hz，激光功率為300?1000W，激光波長(zhǎng)為1030nm，機(jī)械機(jī)構(gòu)的平移速度為I?15m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ;參數(shù)設(shè)置完后打開激光器，對(duì)熱乳鋼板的一面進(jìn)行Al-Si涂層的去除；
[0016]步驟4):關(guān)閉激光器，將熱乳鋼板翻轉(zhuǎn)180°，設(shè)置超短脈沖激光振鏡式去除Al-Si涂層的工藝參數(shù):掃描寬度為-15?15mm，振鏡掃描頻率為O?2000Hz，激光功率為300?100ff，激光波長(zhǎng)為1030nm，機(jī)械機(jī)構(gòu)的平移速度為I?15m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ;參數(shù)設(shè)置完后打開激光器，對(duì)熱乳鋼板的另一面進(jìn)行Al-Si涂層的去除；
[0017]步驟5):關(guān)閉激光器，打開工裝夾具，取下Al-Si涂層熱乳鋼板，即完成超短脈沖激光振鏡式掃描去除熱乳鋼板的Al -S i涂層的過程。
[0018]其中，步驟3)中所述工藝參數(shù)為:掃描寬度為-10?10mm，振鏡掃描頻率為100?2000Hz，激光功率為300?800W，激光波長(zhǎng)為1030nm，機(jī)械機(jī)構(gòu)的平移速度為I?15m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ。
[0019]其中，步驟3)中所述工藝參數(shù)為:掃描寬度為-10?10mm，振鏡掃描頻率為500?2000Hz，激光功率為300?600W，激光波長(zhǎng)為1030nm，機(jī)械機(jī)構(gòu)的平移速度為I?15m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ。
[0020]其中，步驟3)中所述工藝參數(shù)為:掃描寬度為-10?10mm，振鏡掃描頻率為1000?2000Hz，激光功率為300?500W，激光波長(zhǎng)為1030nm，機(jī)械機(jī)構(gòu)的平移速度為I?15m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ。
[0021]其中，步驟4)中所述工藝參數(shù)為:掃描寬度為-15?15mm，振鏡掃描頻率為500?2000Hz，激光功率為300?600W，激光波長(zhǎng)為1030nm，機(jī)械機(jī)構(gòu)的平移速度為I?10m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ。
[0022]其中，步驟4)中所述工藝參數(shù)為:掃描寬度為-15?15mm，振鏡掃描頻率為1000?2000Hz，激光功率為300?500W，激光波長(zhǎng)為1030nm，機(jī)械機(jī)構(gòu)的平移速度為I?5m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ。
[0023]更優(yōu)選地，一種超短脈沖激光振鏡式掃描去除熱乳鋼板涂層的方法，包括以下步驟:
[0024]步驟I):對(duì)待焊接的熱乳鋼板的表面進(jìn)行清洗去除表面油污，所述熱乳鋼板具有Al-Si涂層；
[0025]步驟2):將經(jīng)步驟I)清洗后的熱乳鋼板固定在工裝夾具上，并將熱乳鋼板豎直放置，調(diào)節(jié)激光器發(fā)出的兩束超短脈沖激光分別垂直于熱乳鋼板的兩側(cè)面并對(duì)稱設(shè)置；
[0026]步驟3):設(shè)置兩束超短脈沖激光振鏡式去除Al-Si涂層的工藝參數(shù):掃描寬度為-15?15mm，振鏡掃描頻率為O?2000Hz，激光功率為300?1000W，激光波長(zhǎng)為1030nm，機(jī)械機(jī)構(gòu)的平移速度為I?15m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ;參數(shù)設(shè)置完后打開激光器，對(duì)熱乳鋼板的兩面同時(shí)進(jìn)行Al-Si涂層的去除；
[0027]步驟4):關(guān)閉激光器，打開工裝夾具，取下Al-Si涂層熱乳鋼板，即完成超短脈沖激光振鏡式掃描去除熱乳鋼板的Al -S i涂層的過程。
[0028]其中，步驟3)中所述的工藝參數(shù)為:掃描寬度為-15?15m m，振鏡掃描頻率為1000Hz，激光功率為300W，激光波長(zhǎng)為1030nm，機(jī)械機(jī)構(gòu)的平移速度為I?5m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的超短脈沖激光振鏡式掃描去除熱乳鋼板涂層的方法，利用超短脈沖激光光束的振鏡擺動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光束在熱乳鋼板工件表面的快速掃描，利用激光高脈沖能量將熱乳鋼板表面的Al-Si涂層的金屬氣化，而又不破壞基層熱乳鋼板，從而實(shí)現(xiàn)帶Al-Si涂層熱乳鋼板的涂層去除，由于無需采用分光裝置，同樣激光功率情況下，振鏡式掃描法能量密度較大，去除效率更高;通過調(diào)節(jié)振鏡擺動(dòng)的幅度來控制掃描的寬度來調(diào)節(jié)去除區(qū)域的尺寸，無需更換配件;通過控制激光功率控制其去除厚度，易實(shí)現(xiàn)數(shù)字自動(dòng)化;并且去除質(zhì)量高，去涂層后表面光潔平整，對(duì)環(huán)境無污染，處理后無廢料廢液，利于涂層去除后的熱乳鋼板的焊接。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明的超短脈沖激光振鏡式掃描去除熱乳鋼板涂層的方法的一個(gè)實(shí)施例的超短脈沖激光振鏡掃描裝置示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的超短脈沖激光振鏡掃描裝置示意圖；
[0032]圖3為未去除Al-Si涂層的熱乳鋼板激光拼焊焊縫形貌圖；
[0033]圖4為未去除Al-Si涂層的熱乳鋼板激光拼焊焊縫上部形貌圖；
[0034]圖5為未去除Al-Si涂層的熱乳鋼板熔合線形貌圖；
[0035]圖6為未去除Al-Si涂層的熱乳鋼板X光檢測(cè)圖；
[0036]圖7為實(shí)施例1采用激光振鏡式掃描去除Al-Si涂層的熱乳鋼板激光拼焊焊縫形貌圖；
[0037]圖8為實(shí)施例1采用激光振鏡式掃描去除Al-Si涂層的熱乳鋼板激光拼焊焊縫上部形貌圖；
[0038]圖9為實(shí)施例1采用激光振鏡式掃描去除Al-Si涂層的熱乳鋼板熔合線形貌圖；
[0039]圖10為實(shí)施例1采用激光振鏡式掃描去除Al-Si涂層的熱乳鋼板X光檢測(cè)圖。
[0040]附圖標(biāo)記如下:
[0041 ] 1-激光振鏡掃描系統(tǒng);2-反射鏡;3-光纖;4-準(zhǔn)直鏡;5-聚焦