本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种新型的涂层清洗方法。
背景技术：
涂层广泛应用于航空航天关键构件，包括但不限于锈层、耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层、抗大气和侵渍腐蚀涂层、电导和电阻涂层、机械部件间隙控制涂层、耐化学腐蚀涂层等。涂层涂的不合格或使用时受损和退化则需要对已有涂层进行清除。目前常用的清除方法有物理(吹砂和高压水冲击)和化学(酸碱溶液)方法。
这些方法存在工艺可控性差、周期长、污染环境、易对基体和粘结层造成损伤。尤其是氧化锆热障涂层去除，目前主要仍采用吹砂去除，作为服役工况最苛刻的发动机热端部件，涡轮叶片和导向叶片热障涂层修复占据了发动机大修的主要生产份额，因而特别需要先进的去除方法。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种新型的涂层清洗方法，能够不受基体材料、涂层材料及去除区域形貌的限制，去除基体表面涂层的同时在基体材料表面引入残余压应力，提高基体材料的性能，也避免了涂层去除过程中对基体材料的损伤。
第一方面，本发明的实施例提出了一种新型的涂层清洗方法，其特征在于，该方法采用的清洗装置包括用于产生激光的激光发生系统、用于聚焦激光的光路转换系统、用于与激光配合的吸收层涂覆系统、用于控制清洗装置移动的运动系统、用于回收脱落涂层的回收系统、用于产生离子水层的喷水系统以及控制系统，所述的激光发生系统、光路转换系统、吸收层涂覆系、运动系统、回收系统及喷水系统均与控制系统电性连接；该清洗方法具有如下步骤：
步骤1：利用吸收层涂覆系统将待清洗工件表面均匀涂覆上吸收层，并放置在工作台上；
步骤2：根据预设的激光参数启动激光发生系统产生激光束，激光束与步骤1中的待清洗工件相对；
步骤3：将步骤2中的激光通过光路转换系统聚焦成聚焦激光束，聚焦激光束形成预设的激光光斑尺寸；
步骤4：由控制系统启动喷水系统向待清洗工件吸收层表面喷水，从而在吸收层表面形成离子流动水层，作为激光清洗时的约束层；
步骤5：聚焦激光束经过离子流动水层照射在吸收层上，激光与吸收层相互作用产生等离子体爆炸，等离子体爆炸在约束层的约束作用下产生向涂层及工件方向传播的高压冲击波，在高压冲击波作用下，工件表面涂层脱落，脱落后的涂层进入回收系统；
步骤6：由控制系统控制清洗装置按照设定的清洗轨迹移动，最终完成整个工件表面的涂层清洗。
进一步地，步骤1中待清洗工件表面涂层的厚度为1μm～10000μm。
进一步地，步骤1中吸收层为胶带、黑漆或深色液膜，厚度0.01mm～2mm。
进一步地，步骤2中激光参数为脉宽范围为5ms～1000ms，波长为530nm～1080nm，能量为10j～1000j，功率密度范围107～1012gw/cm2，激光脉冲重复频率0.001hz～100hz。
进一步地，当5ps≥h 2h时，对工件正反两面进行涂层清除；当5ps＜h 2h时，对工件正或反面单面进行涂层清除；其中，p为激光脉宽，s为冲击波波速，h为工件厚度，h为涂层厚度。
进一步地，步骤3中激光光斑尺寸1mm～500mm。
进一步地，步骤4中的离子流动水层为去离子水，去离子水电阻率大于10兆欧·厘米，离子流动水层的厚度为1mm～2mm。
综上，本发明与现有物理和化学方式清除方法相比较，利用高能、高功率脉冲激光在贴有吸收层的工件材料表面(带有涂层)诱导高压等离子体爆炸及冲击波，冲击压力大，清除效果好，实现工件正反面表面涂层的去除，冲击区域可根据光斑大小调整，区域可控，只要光束可达即可实现有选择地清除涂层，灵活度高；清除过程为绿色过程，无污染，可广泛应用于漆层、锈层、热障涂层及等离子体喷涂涂层的去除；在去除基体表面涂层的同时，在基体材料表面引入残余压应力，提高基体材料的性能，也避免了涂层去除过程中对基体材料的损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中清洗装置示意图；
图2是本发明中涂层清洗工作状态示意图。
图中：
1、激光发生系统100、激光束2、光路转换系统201、聚焦激光束3、吸收层涂覆系统300、吸收层4、待清洗工件401、正面涂层402、反面涂层5、控制系统6、运动系统7、回收系统8、喷水系统800、离子流动水层901、冲击波902、反射波。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1至图2所示是本发明实施例的一种新型的涂层清洗方法，该方法采用的清洗装置包括用于产生激光的激光发生系统1、用于聚焦激光的光路转换系统2、用于与激光配合的吸收层涂覆系统3、用于控制清洗装置移动的运动系统6、用于回收脱落涂层的回收系统7、用于产生离子水层的喷水系统8以及控制系统5，所述的激光发生系统1、光路转换系统2、吸收层涂覆系统3、运动系统6、回收系统7及喷水系统8均与控制系统5电性连接；该清洗方法具有如下步骤：
步骤1：利用吸收层涂覆系统3将待清洗工件表面均匀涂覆上吸收层300，并放置在工作台上；
步骤2：根据预设的激光参数启动激光发生系统1产生激光束100，激光束100与步骤1中的待清洗工件4相对；
步骤3：将步骤2中的激光束100通过光路转换系统2聚焦成聚焦激光束201，聚焦激光束201形成预设的激光光斑尺寸；
步骤4：由控制系统5启动喷水系统8向待清洗工件4吸收层300表面喷水，从而在吸收层300表面形成离子流动水层800，作为激光清洗时的约束层，本实施例中的约束层还可以为透明冰块或透明玻璃；
步骤5：聚焦激光束201经过离子流动水层800照射在吸收层300上，激光与吸收层300相互作用产生等离子体爆炸，等离子体爆炸在约束层的约束作用下产生向涂层及工件4方向传播的高压冲击波，在高压冲击波作用下，工件4表面涂层脱落，脱落后的涂层进入回收系统7；
步骤6：由控制系统5控制清洗装置按照设定的清洗轨迹移动，最终完成整个工件4表面的涂层清洗。
作为本发明的一具体实施例，步骤1中待清洗工件4表面涂层的厚度为1μm～10000μm，本实施例中的涂层可以为锈层、耐磨损涂层、耐热抗氧化涂层、抗大气和侵渍腐蚀涂层、电导和电阻涂层、机械部件间隙控制涂层或耐化学腐蚀涂层。
作为本发明的一具体实施例，步骤1中吸收层300为胶带、黑漆或深色液膜，厚度0.01mm～2mm。
作为本发明的一具体实施例，步骤2中激光参数为脉宽范围为5ms～1000ms，波长为530nm～1080nm，能量为10j～1000j，功率密度范围107～1012gw/cm2，激光脉冲重复频率0.001hz～100hz。
作为本发明的一具体实施例，当5ps≥h 2h时，对工件4正反两面进行涂层清除；当5ps＜h 2h时，对工件4正面或反面单面进行涂层清除，其中，p为激光脉宽，s为冲击波波速，h为工件厚度，h为涂层厚度。
作为本发明的一具体实施例，步骤3中激光光斑尺寸1mm～500mm。
作为本发明的一具体实施例，步骤4中的离子流动水层800为去离子水，去离子水电阻率大于10兆欧·厘米，离子流动水层的厚度为1mm～2mm。
本实施例在实施时，激光束100通过光学转换系统聚焦成所需要尺寸的光斑，聚焦后的激光束形成聚集激光束201并透过透明离子流动水层800照射在紧密涂覆在涂层上的吸收层300上，激光与吸收层300相互作用产生等离子体爆炸，等离子体爆炸在离子流动水层300的约束作用下产生向涂层及工件4方向传播的高压冲击波901，在高压冲击波901作用下，工件4正面涂层401脱落，冲击波沿工件4继续传播至工件4反面发生反射产生反射波902，在反射波902的作用下，工件4反面涂层脱落，脱落的涂层都进入回收系统7。清除涂层后在工件4表面产生残余压应力。提高了工件4的抗疲劳、抗磨损和应力腐蚀性能。
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。
1.一种新型的涂层清洗方法，其特征在于，该方法采用的清洗装置包括用于产生激光的激光发生系统、用于聚焦激光的光路转换系统、用于与激光配合的吸收层涂覆系统、用于控制清洗装置移动的运动系统、用于回收脱落涂层的回收系统、用于产生离子水层的喷水系统以及控制系统，所述的激光发生系统、光路转换系统、吸收层涂覆系统、运动系统、回收系统及喷水系统均与控制系统电性连接；该清洗方法具有如下步骤：
步骤1：利用吸收层涂覆系统将待清洗工件表面均匀涂覆上吸收层，并放置在工作台上；
步骤2：根据预设的激光参数启动激光发生系统产生激光束，激光束与步骤1中的待清洗工件相对；
步骤3：将步骤2中的激光通过光路转换系统聚焦成预设的激光光斑尺寸，聚焦激光束形成预设的激光光斑尺寸；
步骤4：由控制系统启动喷水系统向待清洗工件吸收层表面喷水，从而在吸收层表面形成离子流动水层，作为激光清洗时的约束层；
步骤5：聚焦激光束经过离子流动水层照射在吸收层上，激光与吸收层相互作用产生等离子体爆炸，等离子体爆炸在约束层的约束作用下产生向涂层及工件方向传播的高压冲击波，在高压冲击波作用下，工件表面涂层脱落，脱落后的涂层进入回收系统；
步骤6：由控制系统控制清洗装置按照设定的清洗轨迹移动，最终完成整个工件表面的涂层清洗。
2.根据权利要求1所述的一种新型的涂层清洗方法，其特征在于，所述步骤1中待清洗工件表面涂层的厚度为1μm～10000μm。
3.根据权利要求1所述的一种新型的涂层清洗方法，其特征在于，所述步骤1中吸收层为胶带、黑漆或深色液膜，厚度0.01mm～2mm。
4.根据权利要求1所述的一种新型的涂层清洗方法，其特征在于，所述步骤2中激光参数为脉宽范围为5ms～1000ms，波长为530nm～1080nm，能量为10j～1000j，功率密度范围107～1012gw/cm2，激光脉冲重复频率0.001hz～100hz。
5.根据权利要求4所述的一种新型的涂层清洗方法，其特征在于，当5ps≥h 2h时，对工件正反两面进行涂层清除；当5ps＜h 2h时，对工件正或反面单面进行涂层清除；其中，p为激光脉宽，s为冲击波波速，h为工件厚度，h为涂层厚度。
6.根据权利要求1所述的一种新型的涂层清洗方法，其特征在于，所述步骤3中激光光斑尺寸1mm～500mm。
7.根据权利要求1所述的一种新型的涂层清洗方法，其特征在于，所述步骤4中的离子流动水层为去离子水，去离子水电阻率大于10兆欧·厘米，离子流动水层的厚度为1mm～2mm。
技术总结