[發(fā)明專利]聚焦光點無規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工方法及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010203986.4
• 申請日: 2010-06-21
• 公開（公告）號: CN101862901A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳培鋒;孫長東;夏靈林;談賢杰;梁喬春
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州市博海激光科技有限公司
• 主分類號: B23K26/04
• 分類號: B23K26/04;B23K26/36;B23K26/42
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于輥類表面激光毛化處理領(lǐng)域，特別涉及一種聚焦光點無規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工方法及裝置。

背景技術(shù)

具有特殊表面形貌的毛化冷軋薄鋼板在制造業(yè)中，特別是在汽車與家電產(chǎn)業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。毛化冷軋薄鋼板是由表面經(jīng)毛化處理后的軋輥軋制而成的，因此毛化軋輥的表面形貌特征對冷軋薄鋼板的深沖、涂裝等工藝性能影響極大。

為了確保冷軋鋼板具有優(yōu)良的板型、深沖性、延伸率和涂鍍性能，在冷軋薄鋼板生產(chǎn)工藝中，要求對冷軋工作輥的表面進(jìn)行毛化處理，以軋制出滿足用戶特殊工藝要求的毛化冷軋鋼板。

激光軋輥毛化技術(shù)是現(xiàn)在使用的幾種毛化技術(shù)(包括噴丸毛化、電火花毛化以及電子束毛化)中實用而又先進(jìn)的一種毛化技術(shù)。

激光毛化技術(shù)是將聚焦后的高能量、高重復(fù)頻率的脈沖激光束照射到軋輥表面，利用激光束的高亮度在軋輥表面形成非常高的能量密度，對激光聚焦處的軋輥表面實施加熱、熔化并部分汽化，以致在軋輥表面形成微小毛化坑。其基本原理是：對經(jīng)過特殊調(diào)制的高能量密度(10⁴～10⁶W/cm²)、高重復(fù)頻率(10³～10⁴次/秒)的脈沖激光束進(jìn)行聚焦，并使其作用于作旋轉(zhuǎn)運動的軋輥表面形成微小熔池；同時吹以一定方向、壓力和流量的輔助氣體，對熔池熔融金屬進(jìn)行擠壓造型；短激光脈沖作用后，微坑熔池金屬在軋輥自身熱傳導(dǎo)作用下迅速冷卻，形成微坑和坑邊環(huán)形凸臺結(jié)構(gòu)的相變硬化點。與此同時，聚焦脈沖激光束沿軋輥長度方向移動，以完成對整根軋輥表面的毛化加工。

目前，激光毛化軋輥技術(shù)主要分為兩大類：一類是采用固體Nd:YAG激光器的YAG激光毛化，另一類則是采用氣體CO₂激光器的CO₂激光毛化。其共同特點是：采用聲光調(diào)Q的Nd:YAG激光器或經(jīng)特殊調(diào)制的CO₂激光器作為脈沖激光加工源，由光源輸出的脈沖激光經(jīng)激光加工頭聚焦后，作用于以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的軋輥表面；加工過程中，激光加工頭的橫向移動配合軋輥的旋轉(zhuǎn)運動，從而在軋輥表面形成等螺距的螺旋掃描線點陣毛化坑分布。例如：中國專利“用于軋輥表面毛化的激光加工設(shè)備”(專利號：ZL94220848.X)與中國專利“分光式激光毛化調(diào)制裝置”(專利號：ZL200710041118.9)。

上述激光軋輥毛化工藝的基本特征是：毛化坑在軋輥表面沿一條等螺距的螺旋掃描線分布。由于螺旋掃描線的螺距(一般為0.1～0.4mm)相對于軋輥直徑來說非常小，可以認(rèn)為：螺旋掃描線每一圈上的毛化坑分布在沿軋輥圓周方向的一條螺旋直線上；因此整個軋輥面上的毛化坑分布在沿軋輥圓周方向的多條等間距(即螺距)的平行螺旋線上。但一般情況下，各圈之間的毛化坑的相對位置分布是不固定的；因而在軋輥長度方向上，毛化坑呈非直線形分布，如圖1所示，基本上可以認(rèn)為是無規(guī)律的。

上述毛化坑分布形式存在兩個明顯的缺點：

1.雖然軋輥表面的激光毛化坑很淺，但對于大面積的毛化冷軋鋼板，還是可以明顯地感覺到冷軋鋼板在沿長度方向上(沿軋輥圓周方向軋制)存在均勻分布的直線，而在冷軋鋼板的橫向方向則沒有明顯的直線分布。

2.在冷軋鋼板的長度方向容易形成拉傷，形成沿冷軋鋼板長度方向上很細(xì)的直線劃痕。仔細(xì)觀察這些劃痕，發(fā)現(xiàn)絕大部分劃痕出現(xiàn)在對應(yīng)軋輥表面兩圈毛化坑之間的一條直線形空白區(qū)域內(nèi)。分析這些直線劃痕形成的原因，是因為在兩圈毛化坑之間的直線形空白區(qū)域內(nèi)，軋輥是平滑的，軋輥與鋼板之間緊密接觸；如果在鋼板軋制過程中形成鐵屑，則這個鐵屑不能夠被軋輥表面的毛化坑吸收，始終存在于鋼板與軋輥之間，連續(xù)劃出可見的直線痕跡。

綜上所述，如果毛化板表面的毛化點隨機(jī)無序的無規(guī)則分布，則既可以解決了毛化板表面毛化點分布的均勻度問題而提高毛化板的美觀性，又可以提高毛化板的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是：為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題而提供一種聚焦光點無規(guī)則偏轉(zhuǎn)的激光輥類表面毛化加工方法及裝置，所述方法及裝置可以使聚焦光點在小范圍內(nèi)二維隨機(jī)掃描，從而在軋輥表面加工出無規(guī)則的毛化點分布，通過該方法及裝置處理的軋輥在軋制鋼板時，不會在鋼板的長度方向上形成劃痕，從而提高鋼板的軋制質(zhì)量。