一种超短脉冲激光振镜式扫描去除热轧钢板涂层的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料加工技术领域，具体涉及一种超短脉冲激光振镜式扫描去除热乳钢板涂层的方法。
【背景技术】
[0002]目前，汽车生产正向着更安全、更节能环保的趋势发展，汽车用钢板Al-Si涂层热成形钢板因其良好的性能得到很广泛的应用。Al-Si涂层热成形钢板经热处理后，强度为普通钢板的3?4倍，Al-Si涂层具有良好的耐热性、耐腐蚀性，在保证相同强度的前提下材料厚度可以大幅降低，为车身减重以及车身安全性的提高做出了卓越贡献。但是，在焊接过程中，Al-Si涂层在受热后会熔入焊缝。焊缝中熔入的Al与母材中的Fe结合生成FeAl相，Si会在熔合线附近沉淀加大了接头组织的脆性，降低了焊缝的强度。同时，由于Al-Si涂层与母材的热膨胀系数不同，会产生热裂纹等焊接缺陷，因此，去除热成形钢板的Al-Si涂层势在必行。目前去除Al-Si涂层的常规方法为机械法及化学法，机械法去除效率低，且Al-Si涂层去除后钢板的表面不光滑平整;化学法对环境污染大，同时，机械法和化学法这两种常规方法均不能控制去除涂层的厚度，无法完成焊接工艺自动化要求。
[0003]目前阿赛洛公司已经研发出一种采用激光去除Al-Si涂层的方法。研究人员通过采用一种分光装置，将束状激光调整为条状激光，继而对板材进行去涂层处理。这种方法解决了采用机械法去除涂层后表面不光洁平整、去除厚度难以控制以及去除效率低等的问题。但是此方法也具有其局限性，主要表现为以下几点:(I)由于去除涂层时采用了分光装置，激光能量被分散，能量密度降低，去除相同厚度的涂层时需要的激光功率增加，导致使用成本增加；(2)采用条状光束时，当去除涂层区域宽度改变时，分光装置也需要随其更换，操作比较繁琐，效率低下；而且对所去除涂层宽度有一定限制；(3)采用分光装置难以完全保证经过分光装置后的条状区域内能量分布均匀，因此涂层去除厚度的均匀性很难保证，以上这些局限性均在一定程度上限制了带Al-Si涂层热成形钢板的涂层去除和拼焊的生产。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种超短脉冲激光振镜式扫描去除热乳钢板涂层的方法，无需采用分光装置，同样激光功率情况下，振镜式扫描法能量密度较大，去除效率高，去除涂层的尺寸可调节，并且可以通过控制激光功率控制其去除厚度。
[0005]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]—种超短脉冲激光振镜式扫描去除热乳钢板涂层的方法，包括以下步骤:
[0007]步骤I):对待焊接的热乳钢板的表面进行清洗去除表面油污，所述热乳钢板具有Al-Si涂层；
[0008]步骤2):将经步骤I)清洗后的热乳钢板固定在工装夹具上，调节激光器发出的超短脉冲激光垂直于热乳钢板设置；
[0009]步骤3):按照预设的超短脉冲激光振镜式去除Al-Si涂层的工艺参数，打开激光器对热乳钢板的Al-Si涂层进行去除；
[0010]步骤4):关闭激光器，打开工装夹具，取下Al-Si涂层热乳钢板，即完成超短脉冲激光振镜式扫描去除热乳钢板的Al -S i涂层的过程。
[0011 ]其中，所述激光器为超短脉冲YAG固体激光器。
[0012]优选地，一种超短脉冲激光振镜式扫描去除热乳钢板涂层的方法，包括以下步骤:
[0013]步骤I):对待焊接的热乳钢板的表面进行清洗去除表面油污，所述热乳钢板具有Al-Si涂层；
[0014]步骤2):将经步骤I)清洗后的热乳钢板固定在工装夹具上，并将热乳钢板水平放置，调节激光器发出的超短脉冲激光垂直于热乳钢板设置；
[0015]步骤3):设置超短脉冲激光振镜式去除Al-Si涂层的工艺参数:扫描宽度为-15?15mm，振镜扫描频率为O?2000Hz，激光功率为300?1000W，激光波长为1030nm，机械机构的平移速度为I?15m/min，聚焦镜焦距为200mm，脉冲能量为30?50mJ;参数设置完后打开激光器，对热乳钢板的一面进行Al-Si涂层的去除；
[0016]步骤4):关闭激光器，将热乳钢板翻转180°，设置超短脉冲激光振镜式去除Al-Si涂层的工艺参数:扫描宽度为-15?15mm，振镜扫描频率为O?2000Hz，激光功率为300?100ff，激光波长为1030nm，机械机构的平移速度为I?15m/min，聚焦镜焦距为200mm，脉冲能量为30?50mJ;参数设置完后打开激光器，对热乳钢板的另一面进行Al-Si涂层的去除；
[0017]步骤5):关闭激光器，打开工装夹具，取下Al-Si涂层热乳钢板，即完成超短脉冲激光振镜式扫描去除热乳钢板的Al -S i涂层的过程。
[0018]其中，步骤3)中所述工艺参数为:扫描宽度为-10?10mm，振镜扫描频率为100?2000Hz，激光功率为300?800W，激光波长为1030nm，机械机构的平移速度为I?15m/min，聚焦镜焦距为200mm，脉冲能量为30?50mJ。
[0019]其中，步骤3)中所述工艺参数为:扫描宽度为-10?10mm，振镜扫描频率为500?2000Hz，激光功率为300?600W，激光波长为1030nm，机械机构的平移速度为I?15m/min，聚焦镜焦距为200mm，脉冲能量为30?50mJ。
[0020]其中，步骤3)中所述工艺参数为:扫描宽度为-10?10mm，振镜扫描频率为1000?2000Hz，激光功率为300?500W，激光波长为1030nm，机械机构的平移速度为I?15m/min，聚焦镜焦距为200mm，脉冲能量为30?50mJ。
[0021]其中，步骤4)中所述工艺参数为:扫描宽度为-15?15mm，振镜扫描频率为500?2000Hz，激光功率为300?600W，激光波长为1030nm，机械机构的平移速度为I?10m/min，聚焦镜焦距为200mm，脉冲能量为30?50mJ。
[0022]其中，步骤4)中所述工艺参数为:扫描宽度为-15?15mm，振镜扫描频率为1000?2000Hz，激光功率为300?500W，激光波长为1030nm，机械机构的平移速度为I?5m/min，聚焦镜焦距为200mm，脉冲能量为30?50mJ。
[0023]更优选地，一种超短脉冲激光振镜式扫描去除热乳钢板涂层的方法，包括以下步骤:
[0024]步骤I):对待焊接的热乳钢板的表面进行清洗去除表面油污，所述热乳钢板具有Al-Si涂层；
[0025]步骤2):将经步骤I)清洗后的热乳钢板固定在工装夹具上，并将热乳钢板竖直放置，调节激光器发出的两束超短脉冲激光分别垂直于热乳钢板的两侧面并对称设置；
[0026]步骤3):设置两束超短脉冲激光振镜式去除Al-Si涂层的工艺参数:扫描宽度为-15?15mm，振镜扫描频率为O?2000Hz，激光功率为300?1000W，激光波长为1030nm，机械机构的平移速度为I?15m/min，聚焦镜焦距为200mm，脉冲能量为30?50mJ;参数设置完后打开激光器，对热乳钢板的两面同时进行Al-Si涂层的去除；
[0027]步骤4):关闭激光器，打开工装夹具，取下Al-Si涂层热乳钢板，即完成超短脉冲激光振镜式扫描去除热乳钢板的Al -S i涂层的过程。
[0028]其中，步骤3)中所述的工艺参数为:扫描宽度为-15?15m m，振镜扫描频率为1000Hz，激光功率为300W，激光波长为1030nm，机械机构的平移速度为I?5m/min，聚焦镜焦距为200mm，脉冲能量为30?50mJ。
[0029]与现有技术相比，本发明的有益效果为:本发明的超短脉冲激光振镜式扫描去除热乳钢板涂层的方法，利用超短脉冲激光光束的振镜摆动系统实现光束在热乳钢板工件表面的快速扫描，利用激光高脉冲能量将热乳钢板表面的Al-Si涂层的金属气化，而又不破坏基层热乳钢板，从而实现带Al-Si涂层热乳钢板的涂层去除，由于无需采用分光装置，同样激光功率情况下，振镜式扫描法能量密度较大，去除效率更高;通过调节振镜摆动的幅度来控制扫描的宽度来调节去除区域的尺寸，无需更换配件;通过控制激光功率控制其去除厚度，易实现数字自动化;并且去除质量高，去涂层后表面光洁平整，对环境无污染，处理后无废料废液，利于涂层去除后的热乳钢板的焊接。
【附图说明】
[0030]图1为本发明的超短脉冲激光振镜式扫描去除热乳钢板涂层的方法的一个实施例的超短脉冲激光振镜扫描装置示意图；
[0031]图2为本发明的另一个实施例的超短脉冲激光振镜扫描装置示意图；
[0032]图3为未去除Al-Si涂层的热乳钢板激光拼焊焊缝形貌图；
[0033]图4为未去除Al-Si涂层的热乳钢板激光拼焊焊缝上部形貌图；
[0034]图5为未去除Al-Si涂层的热乳钢板熔合线形貌图；
[0035]图6为未去除Al-Si涂层的热乳钢板X光检测图；
[0036]图7为实施例1采用激光振镜式扫描去除Al-Si涂层的热乳钢板激光拼焊焊缝形貌图；
[0037]图8为实施例1采用激光振镜式扫描去除Al-Si涂层的热乳钢板激光拼焊焊缝上部形貌图；
[0038]图9为实施例1采用激光振镜式扫描去除Al-Si涂层的热乳钢板熔合线形貌图；
[0039]图10为实施例1采用激光振镜式扫描去除Al-Si涂层的热乳钢板X光检测图。
[0040]附图标记如下:
[0041 ] 1-激光振镜扫描系统;2-反射镜;3-光纤;4-准直镜;5-聚焦