一种激光交错毛化装置及方法与流程

1.本发明涉及电厂锅炉检修领域，具体涉及一种激光交错毛化装置及方法。


背景技术：

2.电厂锅炉在长期运行过程中，其内的水冷壁管通常每半年或1年都需要进行一次清洗防腐处理，其主要原因在于目前水冷壁管上所喷涂的防腐层质量并不好，而防腐层的喷涂质量直接影响到维修的频率，特别是防腐层出现裂纹、分层、厚度不够等均会对防腐效果造成影响，而防腐油漆的附着主要与水冷壁管表面的粗糙度和毛化状态有关，目前针对水冷壁管所采用的毛化装置在水冷壁管上所形成的毛化坑点如图2(a)所示，此类坑点是洞口大，坑底尖的火山口型，导致此类毛化坑点附漆的结合强度会有所欠缺，从而使得防腐效果并不理想。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种激光交错毛化装置及方法，以克服上述现有技术中的不足。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种激光交错毛化装置，包括：激光器、分光光路、第一振镜和第二振镜，分光光路具有至少两个出光口，激光器的出光口对着分光光路的入光口；分光光路的其中一个出光口对着第一振镜的入光口，另一个出光口对着第二振镜的入光口；激光器所发射激光束经分光光路分为两路，并分别入射进第一振镜和第二振镜后再以交错的方式照射在目标物的同一位置。
5.本发明的有益效果是：采用两个振镜作为输出，并且两个光斑打在同一个位置，从而可实现交错式毛化，使得所形成的坑点为洞口宽，坑底宽，坑腰窄的形状，该类型的毛化坑点可以大幅度提高油漆附着效果，进而提高水冷壁管防腐效果，防腐时效可达3年，相对现有技术中每半年或1年时间而言有明显提升，此外，本发明采用振镜作为输出，通过阵列式扫描使得毛化坑点是均匀分布的，不会造成毛化不均的情况，保证各个地方附漆的效果，此外，毛化点分布方式可根据需要进行控制，以及水冷壁管表面的粗糙度范围可控。
6.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
7.进一步，还包括：第一聚焦镜和第二聚焦镜，第一聚焦镜和第二聚焦镜分别布置在第一振镜和第二振镜的出光口处。
8.采用上述进一步的有益效果为：通过第一聚焦镜可以对从第一振镜所出射的激光束进行聚焦，以使激光束聚焦为高能量的细小光斑，通过第二聚焦镜可以对从第二振镜所出射的激光束进行聚焦，以使激光束聚焦为高能量的细小光斑。
9.进一步，激光器采用1064nm波段的脉冲激光器。
10.采用上述进一步的有益效果为：此类波段的脉冲激光具有瞬间高能量，可实现在金属表面迅速产生细微凹坑。
11.进一步，激光器所发射激光束的最大能量密度大于10mj/cm2。
12.进一步，激光器的功率大于500w。
13.进一步，从第一振镜所出射的激光束与从第二振镜所出射的激光束之间的夹角为30
°
～45
°
。
14.进一步，分光光路包括：半透半反镜、第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，半透半反镜的入光口对着激光器的出光口，第一反射镜的反射面对着半透半反镜的反射光出光口，第二反射镜的反射面对着第一反射镜的反射面，第三反射镜对着第二反射镜的反射面，第二振镜的入光口对着第三反射镜的反射面，第一振镜的入光口对着半透半反镜的透射光出光口。
15.进一步，还包括：控制器，激光器、第一振镜和第二振镜分别与控制器电连接。
16.基于上述技术方案，本发明还提供一种激光交错毛化方法，采用上述激光交错毛化装置，具体步骤如下：
17.s01、激光器发射脉冲激光束，脉冲激光束经分光光路均匀分为两束，并分别进入第一振镜和第二振镜内；
18.s02、从第一振镜和第二振镜所出射的两束激光束以交错的方式作用在目标物的同一位置上，以完成单点毛化；
19.s03、调整第一振镜和第二振镜工作参数，以使激光束在目标物上形成阵列式扫描，以完成对整个目标物的均匀毛化。
20.采用上述进一步的有益效果为：两个光斑打在同一个位置，可实现交错式毛化，使得所形成的坑点为洞口宽，坑底宽，坑腰窄的形状，该类型的毛化坑点可以大幅度提高油漆附着效果，进而提高水冷壁管防腐效果，延长防腐时长，此外，通过阵列式扫描使得毛化坑点是均匀分布的，不会造成毛化不均的情况，保证各个地方附漆的效果，水冷壁管表面的粗糙度范围可控。
21.进一步，目标物上所形成的毛化坑点为洞口宽，坑底宽，坑腰窄的形状。
22.采用上述进一步的有益效果为：此类坑点附漆效果得到大幅提升，耐久性也大大增强。
附图说明
23.图1为本发明所述激光交错毛化装置的结构图；
24.图2为现有技术与本发明分别所形成的坑点图。
25.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
26.1、激光器，2、分光光路，210、半透半反镜，220、第一反射镜，230、第二反射镜，240、第三反射镜，3、第一振镜，4、第二振镜，5、第一聚焦镜，6、第二聚焦镜，7、控制器。
具体实施方式
27.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
28.实施例1
29.如图1所示，一种激光交错毛化装置，包括：激光器1、分光光路2、第一振镜3和第二振镜4；分光光路2具有至少两个出光口，激光器1的出光口对着分光光路2的入光口；分光光
路2两个出光口中的其中一个出光口对着第一振镜3的入光口，而分光光路2两个出光口中的另一个出光口对着第二振镜4的入光口，激光器1所发射激光束经分光光路2分为两路，并且分光光路2所分的两路激光束分别入射进第一振镜3和第二振镜4内，然后再分别从第一振镜3和第二振镜4射出并以交错的方式照射在目标物的同一位置。
30.实施例2
31.如图1所示，本实施例为在实施例1的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
32.激光交错毛化装置还包括：第一聚焦镜5和第二聚焦镜6，第一聚焦镜5布置在第一振镜3的出光口处，而第二聚焦镜6布置在第二振镜4的出光口处，通过第一聚焦镜5可以对从第一振镜3所出射的激光束进行聚焦，以使激光束聚焦为高能量的细小光斑，通过第二聚焦镜6可以对从第二振镜4所出射的激光束进行聚焦，以使激光束聚焦为高能量的细小光斑。
33.实施例3
34.如图1所示，本实施例为在实施例1或2的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
35.激光器1采用1064nm波段的脉冲激光器，此类波段的脉冲激光具有瞬间高能量，可实现在金属表面迅速产生细微凹坑。
36.实施例4
37.如图1所示，本实施例为在实施例3的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
38.激光器1所发射激光束的最大能量密度大于10mj/cm2，更进一步，激光器1的功率大于500w。
39.实施例5
40.如图1所示，本实施例为在实施例1～4任一实施例的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
41.从第一振镜3所出射的激光束与从第二振镜4所出射的激光束之间的夹角为30
°
～45
°
。
42.实施例6
43.如图1所示，本实施例为在实施例1～5任一实施例的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
44.分光光路2包括：半透半反镜210、第一反射镜220、第二反射镜230和第三反射镜240；半透半反镜210的入光口对着激光器1的出光口，第一反射镜220的反射面对着半透半反镜210的反射光出光口，第二反射镜230的反射面对着第一反射镜220的反射面，第三反射镜240对着第二反射镜230的反射面，第二振镜4的入光口对着第三反射镜240的反射面，第一振镜3的入光口对着半透半反镜210的透射光出光口；激光器1所发射的激光束进入半透半反镜210内，被均匀分为两路，其中一路为反射光束，另一路为透射光束，反射光束入射在第一反射镜220的反射面上，然后由第一反射镜220再反射向第二反射镜230，继而再由第二反射镜230反射向第三反射镜240，最终由第三反射镜240反射进第二振镜4内，而透射光束则入射进第一振镜3内；第一反射镜220、第二反射镜230和第三反射镜240均采用石英玻璃材料。
45.实施例7
46.如图1所示，本实施例为在实施例1～6任一实施例的基础上所进行的进一步改进，其具体如下：
47.激光交错毛化装置还包括：控制器7，激光器1、第一振镜3和第二振镜4分别与控制器7电连接，即通过控制器7可以分别控制激光器1、第一振镜3和第二振镜4工作，并且控制器7可以控制第一振镜3和第二振镜4同步工作。
48.实施例8
49.一种激光交错毛化方法，采用上述激光交错毛化装置，具体步骤如下：
50.s01、激光器1发射脉冲激光束，脉冲激光束经分光光路2均匀分为两束，并分别进入第一振镜3和第二振镜4内；
51.s02、从第一振镜3和第二振镜4所出射的两束激光束则以交错的方式作用在目标物的同一位置上，以完成单点毛化；
52.s03、再调整第一振镜3和第二振镜4工作参数，以使激光束在目标物上形成阵列式扫描，以完成对整个目标物的均匀毛化。
53.在本实施例中，目标物上所形成的毛化坑点为洞口宽，坑底宽，坑腰窄的形状，即为小蛮腰型毛化坑点，坑腰窄的原因如下：坑腰线处由于热量聚集以及坑底的材料向上飞溅而堆积此处，产生此类小蛮腰型激光毛化坑点，如图2(b),此类坑点附漆效果得到大幅提升，耐久性也大大增强。
54.图2(a)为现有常见坑点的形状，此类坑点是洞口大，坑底尖的火山口型，此类毛化坑点附漆的结合强度会有所欠缺。
55.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种激光交错毛化装置，其特征在于，包括：激光器(1)、分光光路(2)、第一振镜(3)和第二振镜(4)，所述分光光路(2)具有至少两个出光口，所述激光器(1)的出光口对着所述分光光路(2)的入光口；所述分光光路(2)的其中一个出光口对着第一振镜(3)的入光口，另一个出光口对着第二振镜(4)的入光口；所述激光器(1)所发射激光束经分光光路(2)分为两路，并分别入射进第一振镜(3)和第二振镜(4)后再以交错的方式照射在目标物的同一位置。2.根据权利要求1所述的一种激光交错毛化装置，其特征在于，还包括：第一聚焦镜(5)和第二聚焦镜(6)，所述第一聚焦镜(5)和第二聚焦镜(6)分别布置在所述第一振镜(3)和第二振镜(4)的出光口处。3.根据权利要求1或2所述的一种激光交错毛化装置，其特征在于，所述激光器(1)采用1064nm波段的脉冲激光器。4.根据权利要求1或2或3所述的一种激光交错毛化装置，其特征在于，所述激光器(1)所发射激光束的最大能量密度大于10mj/cm2。5.根据权利要求3所述的一种激光交错毛化装置，其特征在于，所述激光器(1)的功率大于500w。6.根据权利要求3所述的一种激光交错毛化装置，其特征在于，从所述第一振镜(3)所出射的激光束与从所述第二振镜(4)所出射的激光束之间的夹角为30
°
～45
°
。7.根据权利要求1所述的一种激光交错毛化装置，其特征在于，所述分光光路(2)包括：半透半反镜(210)、第一反射镜(220)、第二反射镜(230)和第三反射镜(240)，所述半透半反镜(210)的入光口对着所述激光器(1)的出光口，所述第一反射镜(220)的反射面对着所述半透半反镜(210)的反射光出光口，所述第二反射镜(230)的反射面对着所述第一反射镜(220)的反射面，所述第三反射镜(240)对着所述第二反射镜(230)的反射面，所述第二振镜(4)的入光口对着所述第三反射镜(240)的反射面，所述第一振镜(3)的入光口对着所述半透半反镜(210)的透射光出光口。8.根据权利要求1所述的一种激光交错毛化装置，其特征在于，还包括：控制器(7)，所述激光器(1)、第一振镜(3)和第二振镜(4)分别与所述控制器(7)电连接。9.一种激光交错毛化方法，其特征在于，采用如权利要求1～8任一项所述激光交错毛化装置，具体步骤如下：s01、激光器(1)发射脉冲激光束，脉冲激光束经分光光路(2)均匀分为两束，并分别进入第一振镜(3)和第二振镜(4)内；s02、从第一振镜(3)和第二振镜(4)所出射的两束激光束以交错的方式作用在目标物的同一位置上，以完成单点毛化；s03、调整第一振镜(3)和第二振镜(4)工作参数，以使激光束在目标物上形成阵列式扫描，以完成对整个目标物的均匀毛化。10.根据权利要求9所述的一种激光交错毛化装置，其特征在于，所述目标物上所形成的毛化坑点为洞口宽，坑底宽，坑腰窄的形状。

技术总结
本发明涉及激光交错毛化装置，分光光路具有至少两个出光口，激光器的出光口对着分光光路的入光口；分光光路的其中一个出光口对着第一振镜的入光口，另一个出光口对着第二振镜的入光口；激光器所发射激光束经分光光路分为两路，并分别入射进第一振镜和第二振镜后再以交错的方式照射在目标物的同一位置。本发明的有益效果为：两个光斑打在同一个位置，从而可实现交错式毛化，使得所形成的坑点为洞口宽，坑底宽，坑腰窄的形状，该类型的毛化坑点可以大幅度提高油漆附着效果，进而提高水冷壁管防腐效果，此外，本发明采用振镜作为输出，通过阵列式扫描使得毛化坑点是均匀分布的，不会造成毛化不均的情况，保证各个地方附漆的效果。保证各个地方附漆的效果。保证各个地方附漆的效果。


技术研发人员：严弢 吴磊 刘鉴霆 赵亚东 曾庆涛 罗威 刘恒 周军 林啸 刘巍
受保护的技术使用者：华能武汉发电有限责任公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/8/24