一种船舶漆的激光清洗装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种船舶漆的激光清洗装置，能够高效率、低成本的清洗船舶漆。船舶漆的激光清洗装置，包括：油漆层厚度及性质测量单元；激光参数匹配单元，信号连接所述油漆层厚度测量单元；激光器，连接所述激光参数匹配单元；激光头，连接所述激光器，并且所述激光头发出的脉冲激光与待清洗平面的夹角为50°～90°。
【专利说明】
一种船舶漆的激光清洗装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及表面涂层清洗技术领域，特别是涉及一种船舶漆的激光清洗装置。
【背景技术】
[0002]海洋严酷的腐蚀环境对船舶的运营寿命和航行性能产生了非常重要的影响。为了最大限度地减缓船体材料的腐蚀，船舶从设计到制造，采取了各种防护方法。其中，涂装防腐涂料是最广泛、最便捷的防护手段。
[0003]当涂层发生老化、污染、损伤或因其他原因无法起到其应有防护作用的时候，则需要对船体表面涂层进行重新涂装。在船体更换涂装的过程中，需要将原有的涂层进行清理，以确保后续覆盖新涂层时其表面的洁净度，保证新涂层与物体表面的粘附效果及涂层质量。
[0004]工业上用于物体表面涂层清洗有以下方法:
[0005]1、手工除漆法
[0006]采用手工砂纸、铲刀、刮刀、砂轮或钢丝刷对涂层进行打磨，从而使旧漆层从船体表面剥离。这种方法只适用于对小范围油漆的清理，并且劳动强度大，清理效率低，工作环境恶劣，除漆效果不佳，难以达到规定的清洁度。该方法正逐渐被其他清洗方法取代。
[0007]2、喷砂除漆法
[0008]喷砂除漆法是利用高压气流携带如石英砂等磨料冲击旧漆层表面，使得漆层与船体发生分离，以达到表面清洁的目的。该方法操作简洁，对设备和工具要求不高，但该方法环境污染较重，清理现场困难，且磨料一般不能回收，物料损耗严重，对其他作业有不利影响，因此逐渐被限制使用。
[0009]3、高压水射流除漆法
[0010]利用高压水射流的冲击作用和水撬作用破坏锈蚀和涂层对钢板的附着力。其特点是无粉尘污染，不损伤钢板，并且除漆效果好。但除漆后的钢板易返锈，对后续涂装作业有较大的影响。
[0011]4、化学除漆法
[0012]采用化学有机清洗剂，通过表面涂抹、喷淋等方式，使清洗剂与油漆发生化学反应，从而达到清除船舶油漆的目的。但化学清洗方法很容易导致环境污染，并且清洁效果有限，当附着的旧漆层成分比较复杂时需要选取多种清洗剂才能满足要求。
[0013]综上所述，现有的船舶除漆方法虽然都能实现船舶钢板底漆和面漆的清洗，但都不同程度存在清理效果差、效率低和污染环境等问题，极大地限制了上述方法的推广和应用。
[0014]因此，如何解决船舶除漆清理效果差、效率低的缺点，是有待解决的技术问题。【实用新型内容】
[0015]本实用新型的目的是要提供一种船舶漆的激光清洗装置，本实用新型能够高效率、低成本的清洗船舶漆。
[0016]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种船舶漆的激光清洗装置，包括:
[0017]油漆层厚度及性质测量单元；
[0018]激光参数匹配单元，信号连接所述油漆层厚度测量单元；
[0019]激光器，连接所述激光参数匹配单元；
[0020]激光头，连接所述激光器，并且所述激光头发出的脉冲激光与待清洗平面的夹角为50° ?90°。
[0021 ]优选的，上述的激光清洗装置中，所述脉冲激光采用线光斑。
[0022]优选的，上述的激光清洗装置中，所述线光斑的长度为20mm?500mm。
[0023]优选的，上述的激光清洗装置中，所述脉冲激光的脉宽为1ns?300ns，激光波长为532nm?1064nm。
[0024]优选的，上述的激光清洗装置中，所述脉冲激光的平均功率为400W?4000W，脉冲频率为I kHz?I OOkHz。
[0025]优选的，上述的激光清洗装置中，所述脉冲激光的平均功率为428W，所述激光波长为1064nm，所述脉冲频率为1kHz，所述脉冲激光的脉宽为30ns，所述夹角为60°，所述线光斑的长度为40mm。
[0026]优选的，上述的激光清洗装置中，还包括吸尘装置，设置为与所述激光头同步移动。
[0027]本实用新型实施例具有以下技术效果:
[0028]I)激光清洗技术绿色环保。激光清洗后的旧漆层将转变为细小的固体颗粒，最终通过吸尘装置进行回收，不会对环境造成污染。而且激光清洗不需要任何化学试剂，不产生废液。
[0029]2)激光清洗范围广。激光可清除不同类型的船用漆，而且通过调节清洗工艺参数，还可以有选择性地清除船板表面各层的油漆，从而清除指定的油漆层，并且清洗区域十分精准。
[0030]3)激光清洗的效率高。激光清洗的效率高于传统的手工、喷砂等清洗方法，而且激光清洗后，可直接重新涂装。
[0031]4)激光清洗易于实现自动化。激光可以通过光纤进行传输，而且激光清洗是非接触式清洗，具有很高的适应性，可以由机器人搭载，对传统清洗方式不易达到的部位进行清洗。
[0032]5)激光清洗成本低。激光清洗设备将电能转化为光能，只需要电费和常规维护费用，不会引入其他的物料成本。
[0033]根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
【附图说明】
[0034]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中:
[0035]图1是本实用新型实施例的船舶漆的激光清洗装置的结构示意图；
[0036]图2是本实用新型实施例的船舶漆的激光清洗方法的步骤流程图。
【具体实施方式】
[0037]图1是本实用新型实施例的船舶漆的激光清洗装置的结构示意图，如图1所示，船舶漆的激光清洗装置，包括:
[0038]油漆层厚度及性质测量单元101;
[0039]激光参数匹配单元102，信号连接所述油漆层厚度测量单元；
[0040]激光器103，连接所述激光参数匹配单元；
[0041]激光头104，连接所述激光器，并且所述激光头发出的脉冲激光与待清洗平面的夹角为50°?90°。
[0042]其中，油漆层厚度及性质测量单元101能够测量出油漆层层数，各油漆层厚度以及各油漆层的性质，例如，可具有探针管，通过探针管直接截取一块漆样，自动测量出漆样中漆层数和各层厚度，并分析出是底漆成分、表面漆成分还是过渡漆成分。
[0043]油漆层厚度及性质测量单元101信号连接激光参数匹配单元102，可以是无线连接也可以是有线连接。将漆层数和各层厚度和各油漆层的性质等参数发送给激光参数匹配单元102。激光参数匹配单元102中具有预先设置的列表，根据用户选择的要清除的漆层位置，进行激光器的功率和扫描速度等参数设定。激光器103产生脉冲激光，并由激光头104射出到待清洗平面。
[0044]其中，所述脉冲激光采用线光斑。线光斑的长度为20mm?500mm。脉冲激光的脉宽为1ns?300ns、激光波长为532nm?1064nm、平均功率为400W?4000W、脉冲频率为IkHz?10kHz0
[0045]在一些说明性实施例中，参数可选择如下:脉冲激光的平均功率为428W，激光波长为1064nm，脉冲频率为1kHz，脉冲激光的脉宽为30ns，所述夹角为60°，所述线光斑的长度为40mmο
[0046]在一些说明性实施例中，还包括吸尘装置，设置为与所述激光头同步移动。随时进行颗粒回收。激光清洗后的旧漆层将转变为细小的固体颗粒，最终通过吸尘装置进行回收，不会对环境造成污染。而且激光清洗不需要任何化学试剂，不产生废液。
[0047]图2示出了本实用新型的船舶漆的激光清洗方法的步骤流程图。该方法采用了图1的激光清洗装置。
[0048]如图2所示，本实用新型实施例提供一种船舶漆的激光清洗方法，包括以下步骤:
[0049]S201，对船舶钢板上需要清洗油漆层的部位进行定位，确定待清洗位置；
[0050]S202，根据所述油漆层性质，选择激光脉冲的参数，对所述待清洗位置的表面进行脉冲激光扫描，使所述需要清洗油漆层的部位的油漆层龟裂，形成漆层颗粒；
[0051]S203，对所述漆层颗粒进行收集、过滤。
[0052]其中，本实用新型的一种船舶漆的激光清洗方法，船舶钢板基体上的油漆层受到激光烧蚀并发生热膨胀，漆层脱离船舶钢板基体表面，从而达到除漆的目的。油漆层在热应力的作用下发生龟裂，同时利用脉冲激光产生的冲击波作用于龟裂的油漆层，在冲击波的作用下，龟裂的的细小的漆层颗粒可通过吸尘装置进行收集、过滤，不需要任何化学试剂，不产生废液，保证清洗过程对环境无污染。激光清洗方法可清除不同类型的船用漆，而且通过调节清洗工艺参数，还可以有选择性地清除船板表面各层的油漆，从而清除指定的油漆层，并且清洗区域十分精准。激光清洗效率高，激光清洗的效率高于传统的手工、喷砂等清洗方法，而且激光清洗后，可直接重新涂装。激光可以通过光纤进行传输，而且激光清洗是非接触式清洗，具有很高的适应性，可以由机器人搭载，对传统清洗方式不易达到的部位进行清洗。该方法采用激光清洗设备，将电能转化为光能，只需要电费和常规维护费用，不会引入其他的物料成本。
[0053]该方法清洗过程高效、无污染，真正实现了对船体的“绿色”清洗。
[0054]在一些说明性实施例中，所述脉冲激光扫描采用线光斑。通过调整激光清洗的参数，可以清除指定的油漆层。
[0055]在一些说明性实施例中，入射的所述脉冲激光与所述待清洗平面角度为50°?90°，所述线光斑的长度为20mm?500mm。
[0056]在一些说明性实施例中，所述脉宽为1ns?300ns，激光波长为532nm?1064nm。
[0057]在一些说明性实施例中，所述脉冲激光的平均功率为400W?4000W，脉冲频率为IkHz?10kHzD
[0058]在一些说明性实施例中，所述脉冲激光的平均功率为428W，所述激光波长为1064nm，所述脉冲频率为1kHz，所述脉宽为30ns，所述入射光与所述待清洗平面角度为60°，所述线光斑的长度为40mm。
[0059]其中，上述脉冲激光的平均功率、激光波长、脉冲频率、脉宽、入射光与所述待清洗平面角度以及线光斑的长度，是针对船舶漆的性质设计的；根据了船舶普通的漆层厚度和膨胀系数、上述参数以及功率的设计，能够通过扫描次数的设计，精准的控制要清除的油漆层，从而仅通过扫描次数的设定就能方便地清除预定漆层，方便用户选择，提高了效率。
[0060]在一些说明性实施例中，所述油漆层包括浅层油漆层和底层油漆层。
[0061]在一些说明性实施例中，所述油漆层为底漆的上层油漆，对所述待清洗位置的表面进行脉冲激光扫描的次数为4次。
[0062]在一些说明性实施例中，所述油漆层为底漆，对所述待清洗位置的表面进行脉冲激光扫描的次数为8次。
[0063]采用船舶漆的激光清洗方法时，通过机械手臂控制扫描镜头与待清洗平面的距离，使得激光的焦点位于待清洗的油漆层表面。激光清洗时振镜往复摆动。激光通过光纤传输入射至振镜，在振镜表面发生发射，反射光线依次通过聚焦镜和保护镜。由于振镜的摆动，将反射光的光斑调整为线光斑，并照射在船舶油漆层表面。通过控制扫描镜头的移动，使激光束在油漆层表面进行清洗作业，最终得到洁净的船体表面。其中，选定激光清洗参数:脉冲激光的平均输出功率为428W，激光波长为1064nm，脉冲频率为1kHz，脉冲宽度为30ns，入射光线与水平面成60°，线光斑为40mm。
[0064]对清洗次数的调整可选择对油漆层的浅层油漆层或底层油漆层的清洗，例如，当清洗次数为4次时，船板涂覆的面漆层得到清除，底漆层完整保留；当清洗次数为8次时，所有漆层全都清除干净，船舶钢板表面无油漆残留。开启扫描振镜并激发激光，扫描式照射船舶油漆层表面，同时启动吸尘装置对剥离下来的固体颗粒进行收集和过滤。
[0065]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
【主权项】
1.一种船舶漆的激光清洗装置，其特征在于，包括: 油漆层厚度及性质测量单元； 激光参数匹配单元，信号连接所述油漆层厚度测量单元； 激光器，连接所述激光参数匹配单元； 激光头，连接所述激光器，并且所述激光头发出的脉冲激光与待清洗平面的夹角为50°?90。。2.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，所述脉冲激光采用线光斑。3.根据权利要求2所述的激光清洗装置，其特征在于，所述线光斑的长度为20mm?500mmo4.根据权利要求3所述的激光清洗装置，其特征在于，所述脉冲激光的脉宽为1ns?300ns，激光波长为532nm?1064nm。5.根据权利要求4所述的激光清洗装置，其特征在于，所述脉冲激光的平均功率为400W?4000W，脉冲频率为I kHz?I OOkHz。6.根据权利要求5所述的激光清洗装置，其特征在于，所述脉冲激光的平均功率为428W，所述激光波长为1064nm，所述脉冲频率为1kHz，所述脉冲激光的脉宽为30ns，所述夹角为60°，所述线光斑的长度为40mm。7.根据权利要求1所述的激光清洗装置，其特征在于，还包括吸尘装置，设置为与所述激光头同步移动。
【文档编号】B08B15/00GK205701720SQ201620606173
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】吴金鹏, 赵慧峰, 白飞飞, 冯杰才
【申请人】上海临仕激光科技有限公司, 中制高科技术股份有限公司