毛化轧辊的新方法及其应用

用脉冲激光毛化轧辊既可精确控制辊面的形貌与粗糙度又能使辊面得到强韧化。在冷轧薄钢板（带）生产中，激光毛化轧辊比目前常用的喷丸毛化轧辊有更好的使用效果和更长的使用寿命，所轧薄板的质量也更为优异。     

激光毛化技术将大显神威

中科院力学所产学研激光手化技术推广中心，为上海宝钢研制的“ＹＡＧ激光毛化冷轧辊工业试验装各，”前不久顺利通过宝钢技术部主持的验收。宝钢是我国特大型钢铁企业，该激光毛化冷轧辊工业试验成功，标志着用高新技术武装国有大型企业初见成效，激光毛化技术将大显神威。据杨明江研究员介绍，他们从１９９６年开始为研制宝钢的ＹＡＧ激光毛化冷轧辊工业试验装备，分两个阶段进行：第一阶段，进行了分体毛化装备试验，取得了大型轧辊毛化的重要经验；第二阶段，研制整体式激光毛化装备。从１９９８年底起激光毛化冷轧辊上机试轧，到验收时…     

YAG激光毛化技术进展

二十世纪八十年代,当比利时冶金研究中心(CRM)开发出CO_2激光毛化冷轧辊技术后,尝试用YAG激光进行轧辊毛化一直吸引着众多的研究者,这是因为YAG(1.06μm)激光波长比CO_2(10.6μm)激光波长短一个量级,材料     

一种随机频率、随机能量的轧辊光纤激光无序毛化方法

轧辊激光毛化技术作为一种最新的轧辊毛化方法,具有广泛的应用前景。但由于加工方法的限制,目前的激光毛化技术产生的轧辊表面毛化点分布成一个周期性各向异性的分布,导致最后轧制的毛化冷轧薄钢板效果不理想。提出了一种可以产生随机频率随机能量激光的光纤激光控制方法,此方法通过一个高效的随机数算法产生一个随机频率和随机占空比的脉冲宽度调制信号控制激光器输出特定波形的激光进行毛化加工,能够使得毛化轧辊表面产生随机无序分布的毛化花纹,最终轧制的毛化冷轧薄钢板能够满足表面各向同性亚光的要求,并且还能够提高加工效率,基于该方法的毛化加工设备已在实际生产中得到应用并且取得良好效果。     

轧辊表面球冠状微凸形貌的激光加工

随着汽车工业的飞速发展,对冷轧薄板表面质量特别是表面微观形貌提出了更加严格的要求。本文针对从摩擦学角度优化设计的轧辊表面球冠状微凸新形貌,依据脉冲激光参数特性及快速熔凝理论,提出了脉冲激光毛化处理的新机制。试验中,采用500W脉冲Nd:YAG固体激光器对轧辊表面进行毛化处理,通过对激光毛化新机制的分析和研究,很好的选取和匹配了激光加工工艺过程和脉冲激光参数,最终成功获得了预先设计的形貌及尺寸。并进一步对其表面硬度状况进行了测量和分析。研究表明,辊面形貌和粗糙度能够得到精确的控制;微凸的激光毛化新形貌具有高于材料基体的表面硬度。此外还对脉冲激光参数对轧辊主要形貌参数的影响规律作了进一步的分析和研究。     

激光毛化轧辊技术成功应用于生产

激光毛化轧辊技术是钢铁工业生产优质冷轧薄板的一项新技术，目前已以宝钢、本钢两大钢铁企业用于批量生产．宝钢激光毛化轿车板“首次敲开大众汽车厂大门”；北京的“切诺基”公司已经订货；一汽、长安汽车公司正在试用．１９９９年，由中国科学院和国家经贸委共同组建的...     

轧辊表面激光毛化技术及装备

针对轧辊表面激光毛化的特点,探讨了轧辊表面激光毛化技术及装备的发展现状及趋势,分析了轧辊表面激光毛化脉冲装置的原理、结构和特点,指出了轧辊表面激光毛化技术及装备的难点技术及可能的解决方法。     

光纤激光无序毛化

为了提高轧辊表面强度,减小应力集中,延长轧辊寿命,利用光纤激光毛化设备对轧辊表面进行无序毛化。研究了激光功率、轧辊转速、激光头平移速度以及脉冲频率对无序毛化点分布的影响,提出了四种无序毛化的方法,即:速度调试法、频率调试法、外部调试法和综合调试法。实验结果表明,四种方法都可以实现无序毛化,其中综合调试法无序化程度更大,毛化质量最佳。研究结果已应用于实际生产。     

多棱镜扫描分光多头激光毛化技术研究与实践

为了提高激光毛化(LT)效率以满足企业生产的实际需要,生产出具有可控表面形貌的冷扎钢板,提出了一种采用多棱镜扫描分光的多头激光毛化技术的实现方案,从原理和光路设计上对其进行了分析,并进行了生产实践.结果表明,其单头脉冲频率可以达到30 kHz,毛化点密度可达7×7 dots/mm2,脉宽范围0.03～1 ms;对于600 mm×1800 mm的辊面,在6×6 dots/mm2毛化点密度下,毛化效率可达35 min/根,满足企业的实际生产需要;同时得到圆形毛化点,改善了冷轧激光毛化板的均匀性,从而提高了激光毛化板的力学性能.基于该技术的双头激光毛化设备已投入实际生产并取得良好效果.     

光纤激光毛化机器人系统

光纤激光作为第三代激光技术的代表,具有其他激光器无可比拟的技术优越性和广阔的应用发展空间,将可能会逐步取代全球大部分高功率CO₂激光器和绝大部分YAG激光器。本文利用光纤激光器的优点,集成开发了了第五代全新的光纤激光机器人毛化系统,系统以光纤激光器为载体,协同机器人及其它设备来完成轧辊毛化作业。光纤激光毛化柔性工作站与传统的CO₂激光毛化设备相比取得了多项重大突破,如系统采用普通机床代替昂贵的磨床实现毛化功能,是一项开创性的工作,意味着节约大量的设备投资费用,并大幅度提高生产效率;系统对轧辊旋转时的轴向跳动容忍度大,毛化速度可以大幅度的提高;光纤激光毛化技术可实现毛化点形貌的任意设计以及毛化点的有序、无序排列;毛化成本大幅度降低,没有三废,是一种绿色制造技术。     

光纤激光轧辊毛化工艺参数研究

针对CO₂激光器和YAG激光器的种种不足,采用光纤激光毛化柔性工作站,对轧辊表面进行了不同尺寸和分布的毛化点彤貌加工。分析了光纤激光功率、脉冲频率、脉冲宽度、扫描速度、离焦量等工艺参数对毛化点形貌的影响。结果表明:通过合理匹配毛化工艺参数,能够得到精确可控的轧辊毛化形貌和满足生产要求的粗糙度,也可以实现相对无序的毛化点排列。     

圆锥轧辊激光毛化加工研究

在圆锥轧辊轧制带钢时,为了增强轧辊与带钢之间的摩擦力,采用对轧辊表面进行激光毛化的方法,对圆锥轧辊的激光毛化加工过程进行了分析研究,给出加工系统的硬件组成,介绍了加工系统的控制原理。由于在圆锥轧辊表面进行激光毛化属于变径加工,为了保证每个加工圆周处毛化点之间的点距不变,推导出每个加工圆周处圆周直径、总脉冲个数和分频系数等的计算公式,同时给出相应算法,解决了每个加工圆周处最后1个毛化点与第1个毛化点之间间距总是大于点距的问题。结果表明,在圆锥轧辊表面进行激光毛化,不仅增强了轧辊与带钢之间的摩擦力,同时还延长了轧辊的使用寿命。     

激光毛化加工新型调制斩光系统的设计

为了提高CO2激光毛化轧辊的质量，根据激光束扩束聚焦的特点，设计了一种新型激光束调制斩光系统。采用机械式调制斩光盘使激光束交替透射与反射到加工表面，达到先预热后毛化或双点毛化的效果。讨论了激光束的调制聚焦光学参数的选择方法，并结合实例进行了讨论。结果表明，通过对光腰位置以及散焦程度进行调节，可以获得合理的焦斑大小与能量密度。使用该光束调制装置加工的毛化轧辊表面具有各向同性和均匀一致的粗糙度，以及较高的耐磨性。     

轧辊表面光纤激光毛化工艺研究

利用光纤激光柔性工作站对轧辊表面进行毛化,研究了激光射出头姿态、侧吹角对毛化点形貌、毛化后轧辊表面粗糙度的影响,分析了其影响规律,总结出了最佳毛化工艺.结果表明,12点位置和3点位置在特定侧吹角度时,毛化点分布相对独立,凸台金属分布集中,无点与点搭接现象,毛化点形貌满足要求.12点位置和9点位置各侧吹角度下的毛化表面粗糙度均满足要求.综合对毛花点形貌及毛化后轧辊表面粗糙度要求,12点位置的毛化效果优于3点位置.研究结果已应用于实际生产.     

高性能LD抽运Nd:YAG激光毛化装置的研制

进行了LD抽运声光调Q Nd:YAG激光器用于轧辊毛化的研制和毛化实验情况的研究。在毛化点阵密度为4mm×4mm的要求下,用该激光毛化装置对铬基轧辊毛化,实现了2.8kHz的频率条件下,粗糙度在6μm范围内可调,5.6kHz的频率条件下,粗糙度在4.5μm范围内可调的优良毛化性能。实现了粗糙度大范围可调、高效率、长寿命和低运行成本的LD抽运Nd:YAG激光毛化装置的成功研制。     

版辊激光加工的方法和设备

介绍一种版辊激光加工的方法和设备。该设备可应用于冶金，印刷，皮革，纺织，装饰等领域中版辊的制作，也可用于进行激光毛化。     

多棱镜扫描分光多头激光毛化圆形毛化点分析

为了得到圆形的毛化点以改善传统单头激光毛化技术椭圆毛化点对轧制钢板的均匀性和力学性能的影响,提出了一种采用多棱镜扫描分光技术的多头激光毛化设备.在一定离焦量下,使得扫描过程中扫描光束所带来聚焦点非均匀移动可以与轧辊同步运行,理论上可以获得椭圆度(长短轴比)最小为1.0010957的近似圆形毛化点,并进行了生产实践.结果表明,理论分析计算与实际结果较为符合.通过对离焦量、扫描速度等毛化参量的控制,可以获得椭圆度根据特殊要求任意调整的毛化点,这为多头激光毛化技术的应用提供了指导.     

轧辊表面脉冲激光三维微改形过程参数分析

从研究和分析脉冲激光参数入手,提出了轧辊表面一种球冠状微凸新形貌的脉冲激光三维微改形(毛化处理)新机制,并最终成功获得了预先优化设计的新的三维微观形貌尺寸。在试验中,通过运用激光毛化新机制,对激光脉冲参数(脉冲波形、脉冲能量、脉冲宽度、离焦量等)进行了分析研究和匹配,并获得了该新形貌及尺寸。另对脉冲激光参数与轧辊主要形貌参数的影响规律作了进一步的研究。结果表明,单脉冲能量的大小及其空间分布是形成球冠状微凸新形貌和尺寸的关键因素。     

高功率CO2激光快速刻花实验

研究了高功率ＣＯ２激光快速刻花中激光功率密度、侧吹气体、重力和激光头的扫速度对扎辊表面粗糙度和微观硬度的影响，对轧辊表面性质的形成进行了分析，讨论了影响轧辊表面性质的各种主要因素。     

激光毛化技术的评述及展望

综述了国内外激光毛化技术(LTT)的研究、发展状况,阐述了激光毛化的机制及其影响因素;介绍了国内外激光毛化技术的应用状况,重点分析对比了CO2激光毛化与YAG激光毛化技术的优缺点,指出了激光毛化技术未来发展需要解决的关键技术,展望了激光毛化技术未来的发展方向.