[發明專利]一種基于激光能場輔助軋制極薄帶的方法

在審

• 申請號: 202110071312.1
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112893466A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 王振華;劉元銘;申宏卓;王濤;郝平菊;李亞新;陳卓然;任忠凱;熊曉燕;王天翔
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B21B1/40
• 分類號: B21B1/40;B21B45/00
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

本發明公開一種基于激光能場輔助軋制極薄帶的方法，屬于極薄帶軋制技術領域。本發明通過在多輥軋機軋制極薄帶過程中通過激光能場輔助加熱極薄帶，將極薄帶加熱至材料再結晶溫度以上，減輕了往復軋制過程中產生的加工硬化現象，抑制了極薄帶的邊裂與其他缺陷的形成，提高了成材率并改善了極薄帶的質量，獲得厚度更薄的極薄帶；后續通過超聲輔助打磨裝置去除極薄帶表面的氧化膜，通過超聲波產生的高頻激振作用去除表面由于高溫產生的氧化膜。通過本發明方法獲得厚度更薄、表面質量更好的極薄帶，可用于工業上極薄帶的批量生產。

技術領域

本發明屬于極薄帶軋制技術領域，具體涉及一種基于激光能場輔助軋制極薄帶的方法。

背景技術

近年來隨著微制造、微機電系統等行業的興起，市場對極薄帶產品的需求迅速增長，尤其是機器人、智能制造等高新技術領域對優質極薄帶有了更高要求，如用于血管微創傷診斷和手術的血管機器人，以直徑為1mm的微馬達為驅動器，機身總長度在6mm左右，即將投入試驗。重量不到100g、整體結構尺寸小于15.24cm的微型飛行器等。這些尖端領域所需要的微材料、微器件尺寸更小、精度要求更高。

極薄帶產品生產水平是推動產品微型化、加速產品智能化的關鍵，但在極薄帶冷軋生產過程中，當箔材的厚度減小到一定程度，即使繼續增大軋制力軋件厚度不再繼續減小，即極薄帶存在一個最小可軋厚度。并且冷軋極薄帶容易導致軋制輥系發生較大的彈性變形，相關研究表明，當極薄帶達到最小可軋厚度時，通常需要軋制數十道次甚至上百道次，這將會導致十分嚴重的加工硬化現象，從而導致極薄帶邊裂、邊浪等缺陷的出現，降低成材率以及造成原材料與能源的浪費。因此，如何獲得厚度極薄、尺寸精度較高、性能穩定的極薄帶已成為塑性加工領域的難點問題。

熱軋可以顯著提高金屬的塑性，降低金屬變形抗力，從而大大減少了金屬變形的能量消耗，降低能耗，節約成本。而傳統板帶加熱方式由于升溫慢，氧化程度嚴重等問題不適用于極薄帶的生產。

發明內容

針對冷軋加工硬化嚴重和熱軋加工加熱方式升溫慢，氧化程度嚴重等問題，本發明提供了一種基于激光能場輔助軋制極薄帶的方法。

為了達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

一種基于激光能場輔助軋制極薄帶的方法，包括以下步驟：

步驟1，準備極薄帶，在極薄帶軋制生產線上進行穿帶，穿帶完成后對極薄帶的出口和入口施加張力；施加張力的目的是軋制過程中減少泡泡浪、邊浪、中浪等板形缺陷的出現；

步驟2，在接近多輥軋機入口處設置激光發射器對極薄帶施加激光能場，并通過聚焦模組調整激光入射的角度同時提高激光能量，矩形光斑位置調整完畢后固定，打開激光發射器對極薄帶進行加熱，在收卷器的作用下勻速進入輥縫，實現均勻加熱和穩定軋制；

步驟3，在多輥軋機入口處設置超聲輔助打磨裝置，去除由于激光能場的瞬時高溫而產生的表面氧化層；

步驟4，在多輥軋機出口處設置極薄帶清潔裝置，沖洗掉極薄帶表面的不溶性污染物；

步驟5，然后在極薄帶清潔裝置后設置氮氣吹掃裝置，對沖洗過的極薄帶進行二次清理，以提高軋后極薄帶的表面質量；

步驟6，然后在極薄帶清潔裝置后設置烘干裝置對極薄帶進行烘干；

步驟7，通過收卷器對極薄帶進行卷取。

進一步，所述張力為極薄帶材料屈服強度的0.4倍。

進一步，所述極薄帶的寬度為10-50mm，厚度小于1mm。

進一步，所述激光發射器功率為60-6000w連續可調；激光中心波長為1064nm；激光系統的頻率范圍為0.05-50kHz；所述激光系統的焦距為300mm；所產生的激光光斑為1.5mm×50mm矩形光斑。