一种用于去除材料表面白斑的装置及方法

摘要

本发明提供一种用于去除材料表面热残留应力所造成的白斑的装置，包括，激光器；X振镜，用于对来自所述激光器的激光进行换向；Y振镜，用于对经由所述X振镜的激光进行换向；聚焦镜，用于对经由所述Y振镜的激光调整光强度，并将调整光强度后的激光引至所述材料表面，以去除材料表面的白斑。通过本发明提供的装置发射的激光能够使材料表面的白斑予以熔融，并配合装置中的聚焦镜，能够使白斑周围的材料也模糊，从而使其从结晶态恢复到非晶态，达到去除白斑的目的，并且不会引发其他残留应力的产生。

权利要求

1.一种去除材料表面热残留应力所造成的白斑的方法，其利用用于去除材料表面热残留应力所造成的白斑的装置发出的激光去除所述白斑；

利用所述装置去除白斑，具体包括，利用式(Ⅰ)计算所述装置去除所述白斑过程中的可调变量ν、w和d之积，然后通过所述装置对可调变量进行调节，去除所述白斑；

其中，ρ为所述材料的密度，η为去除所述白斑的效率，ν为激光在所述材料表面的移动速度，w为激光进入所述材料的深度，d为激光在所述材料表面的照射直径，Ct为所述材料的比热容，ΔT为所述材料的软化温度范围，Lf为所述材料的融化潜热，m为所述材料汽化的质量分数，Lv为所述材料的裂解挥发潜热，Pi为所述装置的输出功率，ri为所述激光在所述材料表面的反射率；

其中，所述激光与所述材料的接触时间不大于0.05秒。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，用于去除材料表面热残留应力所造成的白斑的装置，包括，激光器；

X振镜，用于对来自所述激光器的激光进行换向；

Y振镜，用于对经由所述X振镜的激光进行换向；

聚焦镜，用于对经由所述Y振镜的激光调整光强度，并将调整光强度后的激光引至所述材料表面，以去除材料表面的白斑。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述装置还包括扩束镜，所述激光器发射的激光经过所述扩束镜后打到所述X振镜上，所述扩束镜用于调整所述激光器所发射的激光的直径。

4.根据权利要求1所述的方法，所述输出功率Pi的范围为105～106W/cm2。

5.根据权利要求1所述的方法，所述激光与所述材料的接触时间不大于0.01秒。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，所述材料为高分子材料或高分子复合材料。

说明书

一种用于去除材料表面白斑的装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种装置，更具体地，涉及一种用于去除材料表面热残留应力所造成的白斑的装置和方法。

背景技术

[0002] 目前，在材料的制程中或后加工过程中的忽冷忽热，或是长期加热/冷却等会使材料产生热残留应力，且对于塑胶或是高分子材料，热残留应力往往会使其中的某些成分或是较小的添加剂被诱导出结晶或雾化物析出而在材料表面产生白斑。产业去除白斑的方法普遍为，以溶剂(例如酒精)擦拭白斑，使其擦拭后的外观与周遭颜色一致后放入烘箱中，烤干去除溶剂。但通过上述方法去除白斑会造成因使用溶剂而再度诱导化学残留应力的产生。

发明内容

[0003] 本发明提供了一种用于去除材料表面热残留应力所造成的白斑的装置和方法。通过本发明提供的装置发射的激光能够使材料表面的白斑予以熔融，并配合装置中的聚焦镜，能够使白斑周围的材料也模糊，从而使其从结晶态恢复到非晶态，达到去除白斑的目的，并且不会引发其他残留应力的产生。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了如下的技术方案：

[0005] 本发明第一方面提供一种用于去除材料表面热残留应力所造成的白斑的装置，包括，

[0006] 激光器；

[0007] X振镜，用于对来自所述激光器的激光进行换向；

[0008] Y振镜，用于对经由所述X振镜的激光进行换向；

[0009] 聚焦镜，用于对经由所述Y振镜的激光调整光强度，并将调整光强度后的激光引至所述材料表面，以去除材料表面的白斑。

[0010] 作为优选，所述装置还包括扩束镜，所述激光器发射的激光经过所述扩束镜后打到所述X振镜上，所述扩束镜用于调整所述激光器所发射的激光的直径。

[0011] 本发明第二方面提供一种去除材料表面热残留应力所造成的白斑的方法，其利用上述装置发出的激光去除所述白斑。

[0012] 作为优选，利用所述装置去除白斑，具体包括，利用式(Ⅰ)计算所述装置去除所述白斑过程中的可调变量ν、w和d之积，然后通过所述装置对可调变量进行调节，去除所述白斑；

[0013]

[0014] 其中，ρ为所述材料的密度，η为去除所述白斑的效率，ν为激光在所述材料表面的移动速度，w为激光进入所述材料的深度，d为激光在所述材料表面的照射直径，Ct为所述材料的比热容，ΔT为所述材料的软化温度范围，Lf为所述材料的融化潜热，m为所述材料汽化的质量分数，Lv为所述材料的裂解挥发潜热，Pi为所述装置的输出功率，ri为所述激光在所述材料表面的反射率。

[0015] 作为优选，所述输出功率Pi的范围为105～106W/cm2。

[0016] 作为优选，所述激光与所述材料的接触时间不大于0.05秒。

[0017] 作为优选，所述激光与所述材料的接触时间不大于0.01秒。

[0018] 作为优选，所述材料为高分子材料或高分子复合材料。

[0019] 基于上述实施例的公开可以获知，本发明实施例具备如下的有益效果：

[0020] 本发明提供的装置发射的激光能够使材料表面的白斑予以熔融，并配合装置中的聚焦镜，能够使白斑周围的材料也模糊，从而使其从结晶态恢复到非晶态，达到去除白斑的目的，并且不会引发其他残留应力的产生。

附图说明

[0021] 图1为本发明实施例的用于去除材料表面热残留应力所造成的白斑的装置结构示意图；

[0022] 其中，1-激光器，2-扩束镜，3-X振镜，4-Y振镜，5-聚焦镜。

具体实施方式

[0023] 下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的描述，但不作为本发明的限定。

[0024] 应理解的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本公开的范围和精神内的其他修改。

[0025] 包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与上面给出的对本公开的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本公开的原理。

[0026] 通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本发明的这些和其它特性将会变得显而易见。

[0027] 还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本发明进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本发明的很多其它等效形式，它们具有如权利要求所述的特征并因此都位于借此所限定的保护范围内。

[0028] 当结合附图时，鉴于以下详细说明，本公开的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。

[0029] 此后参照附图描述本公开的具体实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是本公开的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本公开模糊不清。因此，本文所公开的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本公开。

[0030] 本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本公开的相同或不同实施例中的一个或多个。

[0031] 下面，结合附图详细的说明本发明实施例，

[0032] 如图1所示，本发明第一个实施例提供一种用于去除材料表面热残留应力所造成的白斑的装置，包括，

[0033] 激光器；

[0034] X振镜，用于对来自所述激光器的激光进行换向；

[0035] Y振镜，用于对经由所述X振镜的激光进行换向；

[0036] 聚焦镜，用于对经由所述Y振镜的激光调整光强度，并将调整光强度后的激光引至所述材料表面，以去除材料表面的白斑。

[0037] 具体地，激光器发射的激光经X振镜和Y振镜两次换向后穿过聚焦镜，经过聚焦镜后打到材料的表面以去除白斑。其中，聚焦镜可以通过以调整所穿过的激光的直径的方式来调整所穿过的激光的光强度，例如，聚焦镜可以使穿过的激光的直径变大，由此不仅可以使材料表面的白斑予以熔融，还能够使白斑周围的材料也模糊，从而使其从结晶态恢复到非晶态，达到去除白斑的目的，并且不会引发其他残留应力的产生。

[0038] 在本发明的一个实施例中，所述X振镜、所述Y振镜和所述聚焦镜能够同步进行移动，以使激光能够在材料表面进行移动。通过控制所述X振镜、所述Y振镜和所述聚焦镜的移动速度，即控制了激光在材料表面的移动速度。

[0039] 继续结合图1所示，在本发明的另一个实施例中，所述装置还包括扩束镜，所述激光器发射的激光经过所述扩束镜后打到所述X振镜上，所述扩束镜用于调整所述激光器所发射的激光的直径。在其中一个实施例中，所述激光器发射的激光经过所述扩束镜后，所述激光的直径可以变大也可以变小。

[0040] 本发明第二个实施例提供一种去除材料表面热残留应力所造成的白斑的方法，其利用上述装置发出的激光去除所述白斑。上述装置发出的激光打到材料表面的白斑位置，不仅可以使材料表面的白斑予以熔融，还能够使白斑周围的材料也模糊，从而使其从结晶态恢复到非晶态，达到去除白斑的目的，并且不会引发其他残留应力的产生。

[0041] 在本发明的一个实施例中，所述材料为高分子材料或高分子复合材料。

[0042] 在一个具体实施方式中，利用所述装置去除白斑，具体包括，利用式(Ⅰ)计算所述装置去除所述白斑过程中的可调变量ν、w和d之积，然后通过所述装置对可调变量进行调节，去除所述白斑；

[0043]

[0044] 其中，ρ为所述材料的密度，η为去除所述白斑的效率，ν为激光在所述材料表面的移动速度，w为激光进入所述材料的深度，d为激光在所述材料表面的照射直径，Ct为所述材料的比热容，ΔT为所述材料的软化温度范围，Lf为所述材料的融化潜热，m为所述材料汽化的质量分数，Lv为所述材料的裂解挥发潜热，Pi为所述装置的输出功率，ri为所述激光在所述材料表面的反射率。

[0045] 具体地，装置的输出功率Pi可以通过具体装置的出厂参数获得；所述激光在所述材料表面的反射率ri可以通过量测获取；去除所述白斑的效率η可以进行人为的设定；材料的密度ρ、材料的比热容Ct、所述材料的软化温度范围(也即材料的熔点)ΔT、所述材料的融化潜热Lf和所述材料的裂解挥发潜热Lv等数据均可以通过现有技术的已知数据查到，所述材料汽化的质量分数m一般情况下为0。

[0046] 在其他具体实施方式中，所述输出功率Pi的范围为105～106W/cm2。上述输出功率Pi的范围为105～106W/cm2的装置发出的激光能够使材料表面熔化。

[0047] 在本发明的一个实施例中，所述激光与所述材料的接触时间不大于0.05秒。优选地，所述激光与所述材料的接触时间不大于0.01秒。通过控制所述激光与所述材料的接触时间，可以有效去除材料表面的白斑。

[0048] 以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。