激光清洗对汽车部件焊接前后烧蚀氧化皮与除漆应用

发布时间: 2021年08月16日 浏览次数:168

 

图源:苏州纽芬奇机电科技有限公司

众所周知,激光在精密加工领域有切割、钻削、刻划、焊接、清洗等功能。对于汽车工业,激光清洗同激光的其他一切功能应用一样不可或缺。

激光清洗可以取代焊接前预处理及焊接后的传统清洗方法,对汽车零部件焊接的金属件或者焊接后的金属件进行精密清洗,对汽车后市场的维修部件除漆,得到汽车制造市场的客户满意。

 

激光清洗原理

 

表面烧蚀与清洗 图源:Coherent

激光清洗的原理是基于激光辐照被清洗物体表面产生热膨胀效应:即利用基底与表面污染物对某一波长激光能量吸收系数的差别,使基底物质与表面污物吸收能量产生热膨胀,当污垢的膨胀力大于污垢对基体的吸附力时,可以快速、精确地烧蚀和清除零部件表面污垢,即使是在大面积范围内,也不会对底层部分产生热影响,污垢便会脱离物体的表面。

激光清洗的原理 图源:Laser Ablation

因此,激光清洗的显著优势如下:

  • 金属表面氧化层(氧化铁、氧化铍等)清洗,提高金属耐腐性
  • 成型零部件表面除漆、油污油脂清除
  • 表面镀层、涂层清洗
  • 优化焊接前表面条件
  • 稳定的基底熔合线界面
  • 无需介质、化学试剂,操作干燥、清洁
  • 焊接前的即时使用
  • 扩大表面的构造化处理
  • 此外,激光清洁很柔和,工艺速度显然也快于其它方法

 

激光清洗设备

 

如今,用于激光清洗设备的类型有很多种,从介质上分为气体、晶体或者光纤类。

最常见的用作激光清洗的激光设备主要用四大类,分别是气体激光如准分子激光(UV和CO2激光。距离IR比较远)、固态激光(常见的是Nd:YAG激光和Ti:Sapphire,距离IR比较近)和光纤激光,主要是掺杂Y、ErhuoTh的光纤。如下的表格给出了四大类激光用于激光清洗的主要参数。

激光清洗技术所用激光设备的类型

激光清洗设备在满足对金属件的焊接前后清洗的同时,可以与焊枪搭载在一起,一边清洗一边焊接,大大提高焊接的效率并且可以提升焊接件的品质。

低功率连续光纤激光器 图源:IPG

 

汽车工业应用需求

 

在汽车制造过程中,使用的拉拔润滑剂或冷却润滑剂和防锈油会污染汽车组件,严重降低后续高能接合或粘合过程的质量,其中动力总成组件中的焊缝和粘合必须满足严格的质量标准,因此,必须对接合面进行彻底清洁。

图源:武汉锐科光纤激光技术股份有限公司

传统的清洁方法如手工、清洗酸洗、抛丸、砂纸打磨等方法不仅污染环境,无法实现自动化,费工费时,造成人力资源的浪费。
比如在喷漆结构零件上的关键焊缝必须去除涂层以便于检查,如使用手动或电动工具、研磨剂或化学物质,这些物质都会隐藏问题区域,并对表面造成进一步的损坏。

 

激光清洗焊锈

 

图源:Clean Laser

激光清洗具有无接触、不伤基材、绿色环保、清洗快速、自动化的等多项优点,在汽车零部件加工及整车制造时,通过激光光源精准定位于镀锌板焊前、铝合金焊前焊后的氧化皮以及其他表面残留污染物,进行彻底清理,从而获得强大、无空隙和微裂纹的焊接和粘合,能够有效提升产品的焊接质量。

氧化皮去除前后效果 

 

激光除漆

 

选择性除漆是激光清洗的众多应用之一。激光脱漆后的风化部件表面已经完干净,从而使新鲜的新涂层能够涂于合适的底涂层上。

图源:Coherent

在汽车后市场,有时需要在保护底漆的同时去除最上层的油漆。通常情况下车辆项部风化涂层需要在涂抹新油漆前彻底清除。由于最上层油漆的物理和化学性质与底漆不同,因此,激光的功率和频率可以设置为仅去除最上层的油漆。由于激光对底漆没有机械、化学的或热影响,因此底漆仍然保持完好,这就确保了底漆的耐腐蚀能力。

 

应用拓展

 

根据应用的不同,激光的脉冲频率、能量和波长必须精确选择,以清洁、抛光和烧蚀目标材料。同时,必须要防止对基底材料造成任何形式的损害。

激光清洗机在汽车行业进行抛光、表面清洁和去除涂层的应用,正在迅速拓展。除了在汽车工业,激光清洗还用在模具铸造、精密仪器、造船业、交通运输等产业。