光纤激光器无序毛化的原理及其技术
发布人:新特光电 时间:2017-05-08 关注:

目前,在钢铁工业生产主要有三类生产毛化冷轧钢板的方法。按出现的先后次序排列:

第一类,采用喷丸技术毛化轧辊,再将其表面镀铬,用来轧制板带。

第二类,采用电火花技术毛化轧辊,再将其表面镀铬,用来轧制板带。

第三类,采用激光技术毛化轧辊,直接用于轧制板带。由于镀铬对环境的污染很大,大多数厂家又直接采用喷丸或电火花技术毛化轧辊,直

用来在制板带。但这种半截方法使得轧辊的过钢量大大减少。用第一类和第二类技术生产毛化板表面的结构是无序的麻面。

用第三类技术(无论是CO2激光器毛化,还是YAG固体激光器毛 化)生产毛化板表面的结构是有序的麻面。有序麻面对光的折射具有方向性。这是由于毛化点的一致性决定的。但是第三类激光技术毛化的轧辊,过钢量要高于第 一、第二类半截方法毛化的轧辊,且轧制的钢板,深冲性、延伸率也要高于第一、第二类毛化板。第一类喷丸技术由于粉尘污染,影响健康,且毛化的重复性很难再 现,难以掌握,进入淘汰区间。第二类电火花毛化技术全部得依赖进口,且价格非常之高、配件也需进口,对环境有油污污染。

激光有序毛化轧辊表面的方法是:轧辊围绕着自身的中心轴线作匀速的旋转运动,激光加工头沿着轧辊的母线作轴向均匀移动,脉冲激光或连续激光通过 机械方式转变成脉冲激光或通过声光开关转换成脉冲激光,经过光路的传输和聚焦,作用在轧辊的表面上,其激光作用的点组成一条高密度的螺旋线。由于螺旋角非 常小,人们一般就把它看成一条一条的环状直线。由于每段脉冲激光的大小是一致,所以,每段脉冲激光作用在轧辊表面的能量也是一致的,故每个点的大小形貌也 是一致的。因此,轧辊表面被毛化出的效果是一个有序布置的均匀点阵。

由于汽车厂商等一些高端用户对毛化钢板的特殊、苛刻要求,激光的有序毛化效果完全不能为之接受。这也是激光毛化技术一直不能进入主流冶金行业的根本原因。我公司经过多年的研究,去年终于取得突破。我们通过采用光纤激光器及自主研发的控制装置,可以随意改变毛化"点"形貌及排列,从而达到无序毛化的效果。目前该技术我们已申请国家发明专利。

光纤激光器无序毛化原理

光纤激光器无序毛化技术是国际上最新一代,也是最先进的激光毛化技术。其原 理是利用无序信号发生器产生的控制信号随机改变光纤脉冲激光器的脉冲频率和占空比,从而使得毛化点既可以是圆点,也可以是椭圆点,既可以是长点,也可以是 短点,毛化点的间距也完全随机,点阵的排列也完全随机,因而轧辊表面得到无序麻面。

光纤激光器无序毛化设备的组成

光纤激光器无序毛化设备的组成:数控轧辊机床、N 台光纤脉冲激光器、冷水机、N组无序信号发生器、N组激光加工头、轧辊直径测量装置、N-1组激光头位置调节装置等

光纤激光器无序毛化效果

光纤激光器无序毛化技术生产的毛化板与电火花技术生产的毛化板其表面纹理相似,完全无序,表面结构为无序麻面。

光纤激光无序毛化特点

1.技术生产的毛化板,其表面结构为无序麻面。

2.光纤激光器无序毛化技术生产的毛化板,其板的深冲性、延伸率等优于电火花技术生产的毛化板。

3.光纤激光器无序毛化轧辊,形成凸台的高度为2-25μm,最小圆点的直径为75μm,凹坑深度也达2-20μm.轧辊表面的粗糙度可达0.5-15μm。

4.光纤激光器无序毛化轧辊,其粗糙度Ra值和每厘米里的峰值数Rpc值关联性小。Rpc可达40-120

5.每个毛化"点"都有凸台,且在冶金熔固的过程中,受CO2气体的保护,又由于激光的加热和冷却非常快,所以,生成的凸台变硬。由于凸台的转印率一般在80%,因此,大大提高轧辊的过钢量。

6.光纤激光器光电转换效率高、光束质量好。设备采用进口光纤激光器,其特点是光电转换效率达28%,是灯泵浦YAG激光8~10倍多,且能连续/可 调,调制频率达100KHz。光束质量好,M2值小于1.1。能加工出形貌好,尺寸小的毛化点。激光器长时间连续运行稳定,激光器泵浦源的平均无故障率达 十万小时,满足生产线工作要求。因此,光纤激光器无序毛化具有激光器体积小、寿命长、免维护、运行成本低的优点。

7.设备采用数控轧辊机床作为光纤激光器无序毛化的基础运行机体,确保了轧辊在激光毛化的加工过程中稳定可靠,使得激光毛化的加工过程中具有精度高、均匀性好、重复性高的优点。

8.毛化工艺可根据要求设置。对不同形貌要求的钢板可调节各种加工工艺参数,如激光功率、轴向线密度、周向频率分段、侧吹气种类、侧吹气角度及流量等,毛化出相应的形貌轧辊。

9.操作简单。数控系统可以存储海量的毛化加工程序,可根据轧辊不同的粗糙度和主轴速度要求,设置不同的轴向线密度、选用周向频率区段、激光功率建立激 光毛化工艺数据库。操作者只需根据粗糙度的要求调出相应的应用程序,设置起始和终点参数,将激光功率调到相应的参数,按一下启动按钮,设备自动检测轧辊直 径,自动进行毛化加工,加工完后,毛化头自动返回零位。可以称为一键操作。

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