上海工程技术大学罗键获国家专利权
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龙图腾网获悉上海工程技术大学申请的专利一种活性剂辅助外场复合激光清洗方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117920683B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410165843.0,技术领域涉及:B08B7/00;该发明授权一种活性剂辅助外场复合激光清洗方法是由罗键;王颖;程日平;崔昆嵛;郑康辉;郑义设计研发完成,并于2024-02-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种活性剂辅助外场复合激光清洗方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种活性剂辅助外场复合激光清洗方法,根据多种清洗材料、结构、环境、条件的多样化清洗要求,研制确定合适的活性剂成份,确定适配的外场复合激光清洗的最有效外场类型、最优工艺参数、最佳时空耦合工序、最合理激光清洗方式,以满足多种清洗对象的多样性激光清洗需求,多因素有机融合构成了高效、优质、精密、经济、可靠、有效的活性剂辅助外场复合激光清洗方法。
本发明授权一种活性剂辅助外场复合激光清洗方法在权利要求书中公布了:1.一种活性剂辅助外场复合激光清洗方法,其特征在于: 所述外场为超声场、或者磁场、或者超声场和磁场的复合场,磁场为纵向磁场、或者横向磁场,超声波为纵波、或者横波;所述外场包括前处理、清洗中和后处理三种工作状态或者模式; 所述活性剂为单一物质或混合物,其活性成分选自氯化物、氧化物、氟化物、金属单质、非金属单质、有机溶剂、蒸馏水的一种或两种以上的混合物; 所述激光清洗为干式激光清洗方式、或者湿式激光清洗方式; 包含以下步骤: S1,确定活性剂成份:活性剂采用特征变量函数Фi表征m种成份的分配系数,i为1到m的整数,m≤30,活性剂由一种或两种以上成份混合组成,即根据待清洗对象的材料属性及其清洗的综合需求,采用材料计算方法、或者机器学习方法、或者工艺实验手段来确定合理的活性剂成份,活性剂粉末直径为10~85μm; S2,确定外场类型:采用特征变量函数Γj表征3种外场类型,j为1、2、3,在待清洗金属表面设置超声发射装置以形成超声波场Γ1,或者设置励磁装置以形成磁场Γ2,或者设置超声发射装置和励磁装置共同使用以形成声场和磁场的复合场Γ3,根据待清洗对象及其清洗的综合要求,确定合适的外场类型; S3,确定激光清洗方式:采用特征变量函数δk表征2种激光清洗,k为1、2,在待清洗金属物体表面涂敷或者喷涂一层合适的活性剂,形成干式激光清洗方式δ1,或者将合适的活性剂加入液体喷射或者导流在待清洗金属物体表面构成液膜,形成湿式激光清洗方式δ2,根据待清洗对象及其清洗的综合要求,确定合适的激光清洗方式; S4,确定外场复合激光清洗工艺:调整和优化外场工艺参数和激光清洗工艺参数,有机耦合形成最佳的外场复合激光清洗工艺参数,所述外场复合激光清洗工艺参数为外场和激光有机融合的多参数相互匹配的合理工艺点值、或者线性区间或者区域范围; 所述外场工艺参数包括超声场工艺参数、或者磁场工艺参数,或者超声场和磁场同时作用的复合场工艺参数; 所述磁场工艺参数包括间歇交变磁场工艺参数、或者脉冲交变磁场工艺参数、或者连续交变磁场工艺参数、或者旋转磁场工艺参数、或者恒定磁场工艺参数; 所述激光清洗工艺参数包括连续激光清洗工艺参数、或者脉冲激光清洗工艺参数,或者等离子体激光冲击波清洗工艺参数; S5,确定外场与激光束时空耦合工序:采用特征变量函数Ψt表征5种类型的外场与激光束时间耦合工序,t为1、2、3、4、5,根据待清洗对象,设计外场和激光束在待清洗对象施加的先后时间坐标轴上的顺序,通过综合评估结果,确定外场与激光束耦合的相对时间顺序关系构成耦合工序,所述耦合工序为外场对清洗激光束提前施加的耦合工序Ψ1、或者同时施加的耦合工序Ψ2、或者后续施加的耦合工序Ψ3、或者延迟继续作用的耦合工序Ψ4、或者以上两种工序之间的组合式耦合工序Ψ5,以确保清洗效率和清洗质量; 根据待清洗对象的具体实时位置和清洗方向前后为空间物理参考坐标系,采用特征变量函数βs表征3种类型的外场与激光束空间位置耦合工序,s为1、2、3,所述耦合工序为外场对清洗激光束空间上前置耦合工序β1、或者同轴耦合工序β2、或者后置耦合工序β3; S6,确定清洗阈值和损伤阈值,优化活性剂辅助外场复合激光清洗工艺:采用表面形貌和微观结构检测技术,确定完全清洗干净且不损伤基体的清洗标准,以此为依据,确定活性剂辅助外场复合激光清洗的最小阈值和损伤阈值,在最小阈值和损伤阈值之间,优化和完善活性剂辅助外场复合激光清洗工艺及其参数,采用特征函数fx表征活性剂辅助外场复合激光清洗工艺特征,其中x包括特征变量Фi、Γj、δk、Ψt、βs全部5种特征变量,有即fx为这5种特征变量的多种组合; S7,采用活性剂辅助外场复合激光清洗方法清洗对象:采用活性剂辅助外场复合激光清洗的最有效的活性剂成份Фi、最合理外场类型Γj、最恰当激光清洗方式δk、最佳耦合工序Ψt和βs、最优工艺参数fx,对待清洗对象进行有效清洗,多因素有机融合构成了高效、优质、精密、经济的活性剂辅助外场复合激光清洗方法; 对于上述活性剂成份、外场类型、耦合工序、激光清洗方式的确定方法为: 1当清洗难度大、高精度、高性能、面积很大,有环保要求,无成本要求,而且材料本身难于清洗时,采用非卤化物成份的稀土活性剂Фi+声场和磁场的复合场Γ3方式+提前施加和延迟继续作用的组合式耦合工序Ψ5+后置耦合工序β3+湿式脉冲激光清洗方式δ2的活性剂辅助外场复合激光清洗方法; 2当精度、性能要求一般,清洗面积中等,有低成本要求,材料本身清洗难度不大时,采用氯化物或者氧化物成份的活性剂Фi+超声场Γ1方式+同时施加耦合工序Ψ2+同轴耦合工序β2+干式脉冲激光清洗方式δ1的活性剂辅助外场复合激光清洗方法; 3当精度、性能要求低,效率要求高,清洗面积中等,材料本身清洗难度一般,成本要求一般,采用氧化物或者氟化物成份的活性剂Фi+交变磁场Γ2方式+提前施加的耦合工序Ψ1+同轴耦合工序β2+干式连续激光清洗方式δ1的活性剂辅助外场复合激光清洗方法; 4当要求高性能、高效率、高质量、高精度,清洗面积大,成本要求适中,材料清洗难度中等时,采用稀土增强的活性剂Фi+声场和磁场的复合场Γ3方式+延迟继续作用的耦合工序Ψ4+后置耦合工序β3+湿式脉冲激光清洗方式δ2的活性剂辅助外场复合激光清洗方法; 5当清洗对象为颗粒物或有机涂料时,对无基体烧损、高效率、高质量、高精度有严格要求时,将活性剂加入液体,采用超声场和磁场的前处理和后处理的双重模式,使空化和活化的活性剂水射流到待清洗表面,采用超声场和间歇交变磁场耦合的复合场方式Γ3,湿式等离子体冲击波激光清洗方式的活性剂辅助外场复合激光清洗方法; 6当对清洗过程的稳定性、清洗后的表面形貌、残余应力状态、抗腐蚀能力、基体烧损、缺陷、效率、焊接性有严格要求时,采用稀土或者石墨烯增强的多种成份组合的活性剂,将超声场和脉冲交变磁场、或者超声场和间歇交变磁场同时加入清洗全过程,超声和磁场采用前处理和后处理的双重工作模式,外场在前处理、清洗中、后处理使用可改变的、各自适当的工艺参数; 7当对于特别难清理的金属材料、或特别复杂的精细结构时,将活性剂加入液体形成水射流到待清洗表面,超声场和磁场同时使用、提前施加、并延迟继续作用,使得超声场在清洗作用时也将活性剂空化与活化,提前施加的超声场参数与磁场参数为了适应前处理需要可改变,外场清洗参数与外场前处理参数不相同,使用脉冲激光工艺进行清洗; 8当对于水下低温环境的有机物或者无机对象的清理时,将活性剂喷射在待清洗对象表面,使用大功率超声场提前将待清洗局部区域进行加热,使待清洗水下局部区域温度升到适合清洗的条件,并且使活性剂均匀分布在待清洗的局部区域,然后调整超声场工艺参数适用于超声‑磁场耦合激光束的水下清洗模式,采用大功率连续激光工艺进行清洗全过程,形成活性剂辅助可变外场工艺复合激光清洗方法。
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