[實用新型]一種對熱軋輥采用高頻脈沖激光強化的裝置

無效

• 申請號: 00264772.9
• 申請日: 2000-12-14
• 公開（公告）號: CN2480096Y
• 公開（公告）日: 2002-03-06
• 發明（設計）人: 彭林華;楊明江
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B21B27/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 高存秀

本實用新型涉及一種對熱軋輥強化的裝置，特別是涉及一種對熱軋輥采用高頻脈沖激光強化的裝置。

隨著我國國民經濟的發展，對鋼鐵的需求也越來越大，自1997年以來我國的年鋼產量已突破1.2億噸，連年來占據世界第一鋼鐵大國的位置。由此帶來的軋輥損耗也很大，每年達數億元。由于鋼材軋制時溫度一般在1000℃左右，所以要求軋輥在較高的溫度下具有一定的強度和韌性，以及較高的耐磨性，通常的強化方法難以奏效。同時，為了控制每噸鋼的生產成本，要求每噸鋼的軋輥損耗在一定范圍以內，例如，對于線材一般要求每噸鋼5元，所以軋輥處理的方法必須經濟有效才行。因而研究一種經濟有效的方法對熱軋輥進行強化處理，對于冶金系統降低軋輥損耗，提高產品質量，是有很大的意義的。

如何對熱軋輥處理的方法目前沒有成熟的方法，但是用YAG激光處理冷軋輥系統，如中國專利號：92113223.9，發明名稱：高重頻調制多脈沖YAG激光刻花系統及加工方法所介紹的，它的主要原理是采用聲光調Q?YAG激光器，對激光脈沖進行編組、變頻以對材料表面進行加工。該裝置采用一數控機床，工件裝在機床的夾具上，在電機驅動下沿Y軸移動，在它的垂直方向X方向上聚焦頭在另一電機驅動下沿X方向移動，以實現對平面件的加工，如果Y軸為旋轉件，也可實現對軋輥加工。它的激光脈沖能量小，只有幾mJ，脈寬小，1微秒左右，所以激光作用區小，約20微米左右，不能用在熱軋輥上。

本實用新型的目的在于克服已有技術的裝置是一種通用軋輥刻花機床，而不是專用軋輥強化加工的機床，因此，它不能實現自動控制，并且軋輥強化加工的深度不夠的缺點；進一步為了克服已有技術的裝置只能處理通常平直軋輥的單一性缺點；為了實現對異型材進行熱軋輥強化，從而提供一種操作方便、成本低的對熱軋輥采用高頻脈沖激光強化的裝置。

本實用新型的目的是這樣實現的：本實用新型提供的一種對熱軋輥采用高頻脈沖激光強化的裝置，包括一雙導軌數控機床，激光器和光路、輔助氣體機構、具有CCD監視功能的控制部分，其特征在于：所述的雙導軌數控機床是一主軸采用變頻調速電機的機床；在機床頭側安一伺服電機，機床頭和尾之間安裝有一根絲杠，絲杠通過兩個軸承分別與機床頭和機床尾固定，伺服電機和絲杠通過連軸節相聯；一呈L形狀、底座帶V形槽的移動架(3)，其底座與機床的導軌滑配，移動架(3)通過螺母(35)與絲杠(36)相配，絲杠(18)固定在工作臺(22)上，伺服電機(19)和絲杠(18)通過連軸節相聯，伺服電機(19)與計算機(5)]電聯結；滑臺(17)和工作臺(22)的導軌滑配，工作臺(22)用螺釘固定在移動架(3)上；滑臺(17)和螺母通過螺釘固定；由此移動架通過絲杠沿Z軸方向(軋輥軸向)的移動；移動架的移動速度由計算機控制的伺服電機決定。

所述的激光器可采用調Q后的具有重復脈沖頻率為1-2k、功率300W-500W的連續脈沖激光器，垂直安置在移動架的前方，和鏡組、聚焦單元構成的光路；其中移動架上方安置一45°全反鏡、移動架下方按順序安置一45°全反鏡、固定在一個滑臺上的聚焦單元，反射后的光入射聚焦鏡組會聚在軋輥表面，對軋輥進行加工；滑臺和小工作臺的導軌滑配，小工作臺用螺釘固定在移動架上；滑臺和螺母通過螺釘固定，伺服電機用聯軸節和控制絲杠相連，這樣通過控制伺服電機就可以控制滑臺的沿X方向(軋輥徑向)移動速度和位置，以實現對不同直徑的軋輥進行處理，其傳動原理和移動架相似；兩塊聚焦鏡組成聚焦鏡組，它的另一個作用是作為CCD成像用的前置物鏡，與另一物鏡組統一構成CCD成像的物鏡系統，其優點在于物鏡組之間的距離在設計范圍內任意改變，而不至于對成像清晰度造成影響。這一鏡組是CCD成像的后置鏡組，采用通常的變倍結構，即由多組鏡片組成，改變各鏡片的位置可以通過CCD在監視器上獲得放大倍數不同的圖像。還有一鏡組是CCD成像目鏡。YAG激光45°全反鏡片對可見光有半透半反的作用。聚焦鏡組、CCD后置物鏡組、CCD成像目鏡、CCD攝像頭一起構成成像系統光路，將軋輥表面形貌放大成像于CCD像元上，視頻信號被送到監視器上，用來對加工過程進行實時監測。射燈為CCD成像提供可見光照明源，鏡片為可見光45°全反鏡，它上、下兩面鍍有YAG激光增透膜，對YAG激光有全透過作用。兩塊45°反射鏡、光闌射燈構成照明機構，為CCD成像提供光源。一保護鏡筒，其后部裝有保護鏡片，避免加工過程中產生的臟物污染鏡組。