[發明專利]冷軋輥表面螺旋形微凸體制造方法

無效

• 申請號: 200910015652.1
• 申請日: 2009-05-19
• 公開（公告）號: CN101554682A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 石永軍;綦耀光;劉峰
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: B23K26/00
• 分類號: B23K26/00;B23K26/04;B21B27/02
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技術領域

本發明涉及一種冷軋輥表面螺旋形微凸體制造工藝方法，屬于機械制造和摩擦潤滑技術領域，可應用于冷軋薄鋼板表面微形貌的制造。

技術背景

冷軋薄鋼板表面毛化技術已廣泛應用于汽車制造、電器儀表等領域，通過在軋輥表面制造出微凸形貌，進而在板材表面制造出無數微凹谷，儲存沖壓時形成的金屬碎屑和潤滑油，使鋼板具有更好的抗擦傷性能、成形性能、表面映像清晰度和涂覆性能。

軋輥表面形貌是一個典型的具有多尺度特性的表面，目前，主要通過噴丸技術、放電加工技術和激光毛化技術在軋輥表面形成微形貌，軋制出具有毛化效果的薄鋼板。噴丸技術利用硬質顆粒高速撞擊軋輥形成一定的功能性表面，由于受噴丸尺寸、沖擊速率以及沖擊角的隨機性和不均勻性的影響，工藝過程難以控制，只能獲得無規則的表面形貌，且噴丸砂微粒在軋輥表面形成溝犁破壞，限制了其應用范圍。放電加工技術是利用調制過的電壓、電流通過浸在油池中的電極對浸在同一油池中的軋輥表面進行放電，形成電蝕坑和尖狀毛刺，其形貌優于噴丸技術，但獲得的軋輥表面形貌構造仍然呈統計分布，峰值排列無序，形貌不可控。激光毛化技術是采用高能量、高重復頻率的脈沖激光束在聚焦后的負離焦照射到軋輥表面實施預熱和強化，在聚焦后的聚焦點入射到軋輥表面形成微小熔池，同時由側吹裝置對微小熔池施于設定壓力和流量的輔助氣體，使熔池中的熔融物按指定要求盡量堆積到融池邊緣形成微突起。激光毛化技術克服了傳統噴丸和放電加工技術不規則形貌難以控制的問題，但其表面形貌主要為規則分布的“火山口”形貌，應力集中容易使軋輥表面形成裂紋，降低其使用壽命。

發明內容

為了克服激光毛化技術所形成軋輥微形貌壽命較低的問題，本發明提供一種冷軋輥表面螺旋形微凸體制造工藝實現方法，該方法可以在軋輥表面形成表面光滑、無微裂紋的螺旋形可控微觀形貌，有利于形成流體動壓潤滑效應，延長軋輥的使用壽命。

從摩擦學與潤滑理論上分析，鋼板表面最理想的微觀形貌應為球面或橢球形凹陷凸起面。一方面，在軋輥表面加工出具有一定深度、光滑過渡的球形、橢球形微凹坑或微凸體，有利于軋輥與鋼板、模具與鋼板在運動中形成流體動壓潤滑效應，可有效減小摩擦力；另一方面，表面凹陷凸起圓滑承載面積大，摩擦副相互擠壓時不易被擦傷而產生磨損，可提高軋輥的使用壽命。本發明任務解決其技術問題所采用的技術方案是：冷軋輥用丙酮清洗后，在其表面均勻涂上一層涂層，進行黑化處理；冷軋輥固定于三維數控平臺上，一方面做旋轉運動，另一方面做直線移動；連續激光束以一定的光斑直徑輻射在冷軋輥表面，對其局部進行加熱，加熱完成后通過自然冷卻或強制對流水冷對加熱區域進行冷卻；由于加熱區材料的熱膨脹受到周圍冷態材料的限制產生塑性變形，導致在加熱工件的上表面產生材料的少量堆積而形成微凸體，微凸體高度小于40μm；由于是在加熱區域并不熔化的條件下產生的，微凸體符合表面光滑、連續過渡和無微裂紋的要求，并且其形狀可通過激光能量、光斑直徑和掃描速度來調整；通過冷軋輥的旋轉運動和直線移動形成連續的螺旋形微凸形貌，或者通過間斷掃描，在冷軋輥表面形成螺旋形的間斷微凸形貌。

本發明是利用激光局部加熱在冷軋輥表面生成微凸體，加熱區域并不熔化，避免了激光毛化技術由于金屬熔化所產生的金屬重鑄、殘渣堆積、加工面粗糙和微裂紋問題，提高了冷軋輥的使用壽命。該方法工藝簡單，可適于汽車制造、電器儀表等領域不同材質冷軋輥微觀形貌的制造。

附圖說明

圖1冷軋輥表面螺旋形微凸體加工裝置示意圖

圖2冷軋輥微凸體示意圖

圖3激光連續掃描形成的螺旋形微凸形貌

圖4激光間斷掃描形成的螺旋形微凸形貌

1控制系統，2激光器，3反射鏡，4聚焦鏡，5激光束，6成形工件，7三維數控臺，8夾具，9微凸體

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式加以說明。冷軋輥表面螺旋形微凸體加工裝置由控制系統(1)、CO₂激光器(2)、反射鏡(3)、聚焦鏡(4)、夾具(8)、三維數控臺(7)和冷軋輥(6)組成，如圖1所示。

冷軋輥表面螺旋形微凸體具體加工步驟如下：

1、用丙酮對冷軋輥(6)表面進行清洗。

2、在冷軋輥(6)表面均勻涂上一層激光吸附涂層，進行黑化處理。

3、冷軋輥(6)置于三維數控臺(7)上。