一種超短脈沖激光振鏡式掃描去除熱軋鋼板涂層的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料加工技術領域，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】
[0002]目前，汽車生產正向著更安全、更節能環保的趨勢發展，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用。Al-Si涂層熱成形鋼板經熱處理后，強度為普通鋼板的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。但是，在焊接過程中，Al-Si涂層在受熱后會熔入焊縫。焊縫中熔入的Al與母材中的Fe結合生成FeAl相，Si會在熔合線附近沉淀加大了接頭組織的脆性，降低了焊縫的強度。同時，由于Al-Si涂層與母材的熱膨脹系數不同，會產生熱裂紋等焊接缺陷，因此，去除熱成形鋼板的Al-Si涂層勢在必行。目前去除Al-Si涂層的常規方法為機械法及化學法，機械法去除效率低，且Al-Si涂層去除后鋼板的表面不光滑平整;化學法對環境污染大，同時，機械法和化學法這兩種常規方法均不能控制去除涂層的厚度，無法完成焊接工藝自動化要求。
[0003]目前阿賽洛公司已經研發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，將束狀激光調整為條狀激光，繼而對板材進行去涂層處理。這種方法解決了采用機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，主要表現為以下幾點:(I)由于去除涂層時采用了分光裝置，激光能量被分散，能量密度降低，去除相同厚度的涂層時需要的激光功率增加，導致使用成本增加；(2)采用條狀光束時，當去除涂層區域寬度改變時，分光裝置也需要隨其更換，操作比較繁瑣，效率低下；而且對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過分光裝置后的條狀區域內能量分布均勻，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。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的不足，本發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節，并且可以通過控制激光功率控制其去除厚度。
[0005]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[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):對待焊接的熱乳鋼板的表面進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):將經步驟I)清洗后的熱乳鋼板固定在工裝夾具上，調節激光器發出的超短脈沖激光垂直于熱乳鋼板設置；
[0009]步驟3):按照預設的超短脈沖激光振鏡式去除Al-Si涂層的工藝參數，打開激光器對熱乳鋼板的Al-Si涂層進行去除；
[0010]步驟4):關閉激光器，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):對待焊接的熱乳鋼板的表面進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，調節激光器發出的超短脈沖激光垂直于熱乳鋼板設置；
[0015]步驟3):設置超短脈沖激光振鏡式去除Al-Si涂層的工藝參數:掃描寬度為-15?15mm，振鏡掃描頻率為O?2000Hz，激光功率為300?1000W，激光波長為1030nm，機械機構的平移速度為I?15m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ;參數設置完后打開激光器，對熱乳鋼板的一面進行Al-Si涂層的去除；
[0016]步驟4):關閉激光器，將熱乳鋼板翻轉180°，設置超短脈沖激光振鏡式去除Al-Si涂層的工藝參數:掃描寬度為-15?15mm，振鏡掃描頻率為O?2000Hz，激光功率為300?100ff，激光波長為1030nm，機械機構的平移速度為I?15m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ;參數設置完后打開激光器，對熱乳鋼板的另一面進行Al-Si涂層的去除；
[0017]步驟5):關閉激光器，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，激光波長為1030nm，機械機構的平移速度為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，激光波長為1030nm，機械機構的平移速度為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，激光波長為1030nm，機械機構的平移速度為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，激光波長為1030nm，機械機構的平移速度為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，激光波長為1030nm，機械機構的平移速度為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):對待焊接的熱乳鋼板的表面進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，調節激光器發出的兩束超短脈沖激光分別垂直于熱乳鋼板的兩側面并對稱設置；
[0026]步驟3):設置兩束超短脈沖激光振鏡式去除Al-Si涂層的工藝參數:掃描寬度為-15?15mm，振鏡掃描頻率為O?2000Hz，激光功率為300?1000W，激光波長為1030nm，機械機構的平移速度為I?15m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ;參數設置完后打開激光器，對熱乳鋼板的兩面同時進行Al-Si涂層的去除；
[0027]步驟4):關閉激光器，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，激光波長為1030nm，機械機構的平移速度為I?5m/min，聚焦鏡焦距為200mm，脈沖能量為30?50mJ。
[0029]與現有技術相比，本發明的有益效果為:本發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系統實現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，從而實現帶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;通過調節振鏡擺動的幅度來控制掃描的寬度來調節去除區域的尺寸，無需更換配件;通過控制激光功率控制其去除厚度，易實現數字自動化;并且去除質量高，去涂層后表面光潔平整，對環境無污染，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實施例的超短脈沖激光振鏡掃描裝置示意圖；
[0031]圖2為本發明的另一個實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光檢測圖；
[0036]圖7為實施例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光檢測圖。
[0040]附圖標記如下:
[0041 ] 1-激光振鏡掃描系統;2-反射鏡;3-光纖;4-準直鏡;5-聚焦