[實(shí)用新型]聚焦光點(diǎn)小范圍二維擺動(dòng)式激光輥類(lèi)表面毛化加工裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020230838.7
• 申請(qǐng)日: 2010-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201693292U
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳培鋒;孫長(zhǎng)東;談賢杰;梁?jiǎn)檀?/a>
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州市博海激光科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23K26/04
• 分類(lèi)號(hào): B23K26/04;B23K26/36;G02F1/33;B23P9/00
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于輥類(lèi)表面激光毛化處理領(lǐng)域，特別涉及一種聚焦光點(diǎn)小范圍二維擺動(dòng)式激光輥類(lèi)表面毛化加工裝置。

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(chē)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(duì)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(duì)冷軋工作輥的表面進(jìn)行毛化處理，以軋制出滿(mǎn)足用戶(hù)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(shí)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(duì)激光聚焦處的軋輥表面實(shí)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(duì)經(jīng)過(guò)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(yùn)動(dòng)的軋輥表面形成微小熔池；同時(shí)吹以一定方向、壓力和流量的輔助氣體，對(duì)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?zhàn)陨頍醾鲗?dǎo)作用下迅速冷卻，形成微坑和坑邊環(huán)形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的相變硬化點(diǎn)。與此同時(shí)，聚焦脈沖激光束沿軋輥長(zhǎng)度方向移動(dòng)，以完成對(duì)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(lèi)：一類(lèi)是采用固體Nd:YAG激光器的YAG激光毛化，另一類(lèi)則是采用氣體CO₂激光器的CO₂激光毛化。其共同特點(diǎn)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(guò)程中，激光加工頭的橫向移動(dòng)配合軋輥的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而在軋輥表面形成等螺距的螺旋掃描線點(diǎn)陣毛化坑分布。例如：中國(guó)專(zhuān)利“用于軋輥表面毛化的激光加工設(shè)備”(專(zhuān)利號(hào)：ZL94220848.X)與中國(guó)專(zhuān)利“分光式激光毛化調(diào)制裝置”(專(zhuān)利號(hào)：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(duì)于軋輥直徑來(lái)說(shuō)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(gè)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(duì)位置分布是不固定的；因而在軋輥長(zhǎng)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(wú)規(guī)律的。

上述毛化坑分布形式存在兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)：

1.雖然軋輥表面的激光毛化坑很淺，但對(duì)于大面積的毛化冷軋鋼板，還是可以明顯地感覺(jué)到冷軋鋼板在沿長(zhǎng)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(méi)有明顯的直線分布。

2.在冷軋鋼板的長(zhǎng)度方向容易形成拉傷，形成沿冷軋鋼板長(zhǎng)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(duì)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?yàn)樵趦扇γ又g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(guò)程中形成鐵屑，則這個(gè)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(jiàn)的直線痕跡。

分析上述現(xiàn)象的成因后，我們發(fā)現(xiàn)：如果軋輥表面的毛化坑不是沿軋輥圓周方向的螺旋直線形分布，則上述現(xiàn)象就可以避免。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型目的是：為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題而提供一種聚焦光點(diǎn)小范圍二維擺動(dòng)式激光輥類(lèi)表面毛化加工裝置，所述裝置可以使聚焦光點(diǎn)在小范圍內(nèi)二維擺動(dòng)，從而在軋輥表面加工出可控的無(wú)規(guī)則毛化點(diǎn)分布或有規(guī)律的橫向擺動(dòng)毛化點(diǎn)分布。通過(guò)該裝置處理的軋輥在軋制鋼板時(shí)，不會(huì)在鋼板的長(zhǎng)度方向上形成劃痕，表面外觀更柔和，從而提高鋼板的軋制質(zhì)量。