【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光加工，特别是涉及一种防氧化激光抛光方法及装置。
技术介绍
1、在对金属工件(如钛合金板件、不锈钢板件等)进行激光抛光的过程中，通常会在其表面形成氧化层，从而导致工件表面变色，从而难以获得有光泽的产品，同时，由于氧化层脆性比较大，因此容易产生缺陷，导致应力集中、疲劳强度降低，影响产品品质。
2、对于激光抛光过程中形成的氧化层，主要是通过碱爆-酸洗法进行去除，但是这种工艺存在高污染和高能耗的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种防氧化激光抛光方法及装置，其可以在抛光过程中通过随动的气体喷嘴向抛光区域输出惰性气体气流，以形成保护气氛，控制工件表面的氧化过程，防止其由于氧化导致变色。且在喷出气流时，气体喷嘴的中心轴线与金属工件表面形成一定夹角，以形成气体喷嘴-激光头的非同轴结构设计，由此可保证被加工的金属工件表面被气氛均匀覆盖。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一方面，提供一种防氧化激光抛光方法，如图1所示，其包括如下步骤：
4、s1、通过激光非接触式粗糙仪等设备对待抛光的金属工件表面进行扫描，以获取金属工件表面的三维图像，并根据所述三维图像获取金属工件的初始表面粗糙度ra1；本实施例中，所述金属工件包括钛合金工件、不锈钢工件等；
5、s2、根据所述初始表面粗糙度ra1设置激光抛光参数，且所述激光抛光参数包括：激光功率10-50w、激光扫描速度100-500mm/
6、s3、根据激光扫描路径信息与激光扫描速度信息驱动气体喷嘴移动至起始位置，并在所述气体喷嘴中通入惰性气体(如氩气)，以提供气氛保护；
7、s4、按照所述激光抛光参数输出激光光束，并使得激光光束作用于金属工件表面，以对金属工件表面进行抛光，且抛光过程中，所述气体喷嘴依据激光扫描路径进行跟随，以向抛光区域输出惰性气体气流，以降低抛光区域的含氧量，防止工件表面氧化变色；本实施例中，所述激光光束为纳秒激光光束；
8、s5、抛光完成后，获取金属工件的当前表面粗糙度ra2，并将当前表面粗糙度ra2与预设的表面粗糙度阈值ra0进行对比，若ra2≤ra0，则结束抛光；若ra2＞ra0，则执行步骤s6；
9、s6、根据当前表面粗糙度ra2重新设置激光抛光参数，然后重复步骤s4-s5，直至当前表面粗糙度ra2≤表面粗糙度阈值ra0。
10、进一步的，在对金属工件表面进行抛光时，激光光束的焦点始终位于金属工件表面上。
11、另一方面，还提供了一种用于实现上述防氧化激光抛光方法的防氧化激光抛光装置，如图2所示，其包括：
12、粗糙度获取单元1，其用于获取金属工件100的表面粗糙度；
13、激光器2，其用于产生激光光束，本实施例中，所述激光器2可以为纳秒激光器；
14、激光头3，其连接所述激光器2，用于输出激光光束；
15、聚焦镜4，其用于将所述激光光束聚焦于金属工件100的表面，以对金属工件表面进行抛光；
16、气体喷嘴5，其用于在抛光过程中，按照流速40-100mm/s向抛光区域输出惰性气体气流；
17、移动平台6，其连接所述气体喷嘴5；
18、以及控制单元7，其连接所述移动平台6、粗糙度获取单元1、激光器2，用于根据待抛光的金属工件100的初始表面粗糙度ra1设置激光抛光参数，且控制所述激光器2按照所述激光抛光参数输出激光光束，以对金属工件表面进行抛光，且抛光过程中，所述控制单元7控制所述移动平台6移动，以带动气体喷嘴5依据激光扫描路径进行跟随，以向抛光区域输出惰性气体气流。
19、进一步的，所述粗糙度获取单元1包括lasercheck等激光非接触粗糙度仪。
20、进一步的，所述气体喷嘴5为拉瓦尔管式喷嘴，其整体可通过紫铜等材料制成。
21、进一步的，如图3所示，所述拉瓦尔管式喷嘴包括稳定段10、收缩段20、喉口段30以及扩张段40，具体的，所述稳定段10长度为15-20mm、直径为10-15mm，所述收缩段20长度为8-10mm、圆弧半径为5-10mm，所述喉口段30长度为5-10mm、直径为3-5mm，所述扩张段40长度为3-5mm、直径为3-8mm。由此，该拉瓦尔喷嘴可有效减少流场中的紊流度，显著提高气体喷出速度，且使得射出气流均匀一致，有效把氧气隔离在抛光区域外。
22、进一步的，所述气体喷嘴5的中心轴线与金属工件表面所成的夹角为10°-30°，以向与金属工件表面提供成一定角度的均匀气流，以保证金属工件表面具有较低的表面粗糙度值，且无裂纹和气孔。
23、与现有技术相比，本专利技术具备以下有益效果：
24、本专利技术可利用纳秒激光器完成金属工件的表面抛光，且抛光过程中通过随动的气体喷嘴向抛光区域输出惰性气体气流，以形成保护气氛，控制工件表面的氧化过程，防止其由于氧化导致变色。且在喷出气流时，气体喷嘴的中心轴线与金属工件表面形成一定夹角，以形成气体喷嘴-激光头的非同轴结构设计，由此可保证被加工的金属工件表面被气氛均匀覆盖。本申请可适用于更复杂、体积更大的金属工件抛光。
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1.一种防氧化激光抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的防氧化激光抛光方法，其特征在于，所述激光抛光参数包括：激光功率10-50W、激光扫描速度100-500mm/s、填充线间距0.01-0.05mm、脉宽200-300ns、频率1500-2000kHZ、离焦量1-10mm等中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的防氧化激光抛光方法，其特征在于，所述激光光束为纳秒激光光束。
4.如权利要求1所述的防氧化激光抛光方法，其特征在于，对待抛光的金属工件表面进行扫描，以获取金属工件表面的三维图像，并根据所述三维图像获取金属工件的初始表面粗糙度Ra1。
5.如权利要求1所述的防氧化激光抛光方法，其特征在于，在对金属工件表面进行抛光时，激光光束的焦点始终位于金属工件表面上。
6.一种防氧化激光抛光装置，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的防氧化激光抛光装置，其特征在于，气体喷嘴在抛光过程中，按照流速40-100mm/s向抛光区域输出惰性气体气流。
8.如权利要求6所述的防氧化激光抛
9.如权利要求8所述的防氧化激光抛光装置，其特征在于，所述拉瓦尔管式喷嘴包括稳定段、收缩段、喉口段以及扩张段，所述稳定段长度为15-20mm、直径为10-15mm，所述收缩段长度为8-10mm、圆弧半径为5-10mm，所述喉口段长度为5-10mm、直径为3-5mm，所述扩张段长度为3-5mm、直径为3-8mm。
10.如权利要求6所述的防氧化激光抛光装置，其特征在于，所述气体喷嘴5的中心轴线与金属工件表面所成的夹角为10°-30°。
...【技术特征摘要】
1.一种防氧化激光抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的防氧化激光抛光方法，其特征在于，所述激光抛光参数包括：激光功率10-50w、激光扫描速度100-500mm/s、填充线间距0.01-0.05mm、脉宽200-300ns、频率1500-2000khz、离焦量1-10mm等中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的防氧化激光抛光方法，其特征在于，所述激光光束为纳秒激光光束。
4.如权利要求1所述的防氧化激光抛光方法，其特征在于，对待抛光的金属工件表面进行扫描，以获取金属工件表面的三维图像，并根据所述三维图像获取金属工件的初始表面粗糙度ra1。
5.如权利要求1所述的防氧化激光抛光方法，其特征在于，在对金属工件表面进行抛光时，激光光束的焦点始终位于金属工件表面上。
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴从义，荣佑民，陈明，黄禹，董猛，谢志江，孙浩然，陈潇竹，林圣添，郑志强，郭宇强，
申请(专利权)人：武汉数字化设计与制造创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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