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贡献者：不爱吃窝瓜 浏览：1747次 创建时间：2015-10-29
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目录
1 简介
2 基本原理
3 特点
4 应用
简介
激光毛化技术是采用高能量、高重复频率的脉冲激光束在聚焦后的负离焦照射到轧辊表面实施预热和强化，在聚焦后的聚焦点入射到轧辊表面形成微小熔池，同时由侧吹装置对微小熔池施于设定压力和流量的辅助气体，使熔池中的熔融物按指定要求尽量堆积到融池边缘形成圆弧形凸台（峰值数）。 激光毛化是一种用于轧钢生产的现代高新技术。
YAG激光毛化设备及加工方法已经成熟运用在钢铁、冶金的精密带钢、冷轧薄板、镀锌板、镀锡板、不锈钢板带上。应用激光毛化技术对轧辊能够提高轧辊使用寿命、减少辊耗，降低退火粘连缺陷，对板、带能够提高产品冲压性能、改善表面涂漆附着力，增加光亮度，减少黑带现象产生等。
激光毛化技术目前已经广泛应用于汽车、建筑、家电及电子、轻工及国防等领域，为国家和企业创造了数十亿元的经济效益，应用我所技术的企业不仅提高了其产品档次和竞争力，而且多家的毛化板带实现出口创汇。
激光毛化冷轧辊技术是八十年代在世界上才发展起来的生产优质冷轧薄钢板新技术。由于激光毛化技术在加工方法上、在提高成型性能和涂镀后光亮度以及综合生产成 本方面都比其它毛化方法具有更大优越性，因此激光毛化技术一问世便受到钢铁企业和使用部门的高度重视， 优质冷轧薄板和薄带不仅需要优良的材质，而且对薄板表面质量（如表面粗糙度和形貌）有严格的要求，才能确保薄板优良的成形性能和表面涂镀性能。激光毛化汽车板由于涂漆后反射映像光泽度高，在国外被称为“镜面钢板”，是生产高级轿车面板的优质板材。因此，激光毛化冷轧薄板（带）是汽车、家电、电子和轻工业生产需求的重要原材料。
基本原理
其特点是利用经过特殊调制的高能量密度（104~106W/cm2）、高重复频率（每秒数千至上万）的脉冲激光束在聚焦后入射到轧辊表面实施预热和强化，在聚焦点处轧辊表面形成微小溶池，同时由侧吹装置对微小溶池施以设定压力、流量、方向的辅助气体，使溶池中的溶融物按指定要求尽量堆积到溶池边缘形成圆弧形凸台。这些预热区、微坑、凸台在轧辊自导热的作用下迅速冷却形成硬度强化区。然后在薄板轧制或平整过程中，轧辊表面上的凸台在板面上再形成若干变形硬化质点（微坑），以形成激光毛化板。这种新型表面结构是在不降低原材质表面韧性的情况下，由无数微小均布的强化点对表面实行针轧，从而在辊、板表面实现刚柔并济的表面结构。这种表面结构的优点主要表现在以下方面：
1)激光毛化在轧辊表面形成均匀分布的圆弧形凸台，其硬度、强度都明显高于其它毛化方式。并能有效的避免轧辊残余应力集中、韧性降低等现象，延长轧辊使用寿命。
2)在轧制过程中，改善辊与板间摩擦（增加摩擦力）和接触条件以有利于轧制工艺顺利进行（可增大轧机压下量和轧制速度），减少擦伤和粘连，改善板型，提高板面质量。
3)在板材成型过程中，板面微坑有储油和冷却作用，改善板与磨具间的摩擦和接触条件（减小摩擦、增加润滑），以利于材料流动，使成型工艺易于进行。同时，板面微坑可容纳成型过程中产生的金属屑，减少成型表明划伤，提高工件质量。可增强板面对涂层的附着力和提高成形件表面涂漆光亮度，增加产品的附加值。
特点
激光毛化钢板表面的小凹坑不连通，有利于在后期冲压成型时储油和捕捉金属碎屑，储油性好，防止冲压划伤，保证了钢板的深冲性。并使冲压零件表面光整，同时减少冲压用油。
辊面的激光毛化形貌均匀、可控，平滑面占整个毛化面的60% ，使轧制出的钢板的板面平坦度高，提高了带钢表面的光洁度和涂漆后的鲜映度。为用户增加了产品的竞争能力，可生产激光镜面钢板 (Laser Mirror Steel) 。
激光毛化钢板表面粗糙度均匀、排列规则、形貌可以预控、重复性好、粗糙度调节范围大。可以根据用户需要做特殊设计，开发新品种，如印花板面等。
激光束在对轧辊毛化的同时还具有对其表面进行强化的作用，可提高轧辊使用寿命，减少换辊量和轧辊消耗，提高轧机生产效率。
CO2激光毛化形貌的辊板转换状态一般是凹坑的复印率为20% ，凸台的复印率为80% ，由于CO2激光毛化起作用的主要是凸台部分，所以激光毛化转换率高，不易堵塞，毛化效果好，过钢量高。
毛化粗糙度调节灵活，可适应多品种开发和生产。
占地面积小，地基简单。
加工效率快。一根轧辊（φ500×1780mm）的加工时间在30－40分钟内。
自动化程度高，功能丰富。数控点加工，加工异形轧辊可先仿形后毛化。
运行稳定、加工质量高。
作业消耗的费用低，作业介质安全。
环保型生产，无“三废”污染。
广州瑞通激光生产的激光毛化机能解决如下问题:
1、轧辊表面硬度经激光喷丸后得到提高，增加了轧辊的耐磨性能，提高了轧辊使用寿命；
2、改变了辊缝中摩擦力的分布，宽展减小，板形更平直；
3、可对起皮型、压坑型和划痕型等表面缺陷不断产生分割、细化、切断、摊开。随着轧制的不断进行，此过程不断演变，钢带表面缺陷则不断地变小、变浅、变少，直到最后被或全部消除；
4、改善轧辊和轧件之间的摩擦与润滑条件，有效地减少轧制打滑现象，提高了轧制速度；
5、解决退火粘结问题。经激光喷丸辊轧制的冷轧带卷层与层之间的接触实现了点与点的接触，因此退火后开卷时宏观上不再有明显的退火粘接缺陷；
6、可实现异步轧制。上下工作辊有目的地采用不同的粗糙度，由此引起上下表面的摩擦力的差异，可实现异步轧制，有利于减小轧制力和改善带钢的板型。
7、改善产品加工性能和开发新的产品品种：
7、1、生产高精度表面的钢带——冷轧镜面钢板和印花钢板，主要用途：高级镀金和镀银餐具、饰品、出口五金等；
7、2、改善冲压性能，有利于生产深冲钢板。板材成型过程中，板面微坑有储油和冷却作用，改善板与模具的摩擦接触条件（减少摩擦，增加润滑），有利于材料的流动；
7、3、激光板表面粗糙度均匀、很少波度，因此其漆面光亮度明显高于喷丸板，更适用于高级轿车的制造工艺中。激光板的影像清晰度要比喷丸板高3~5%；
7、4、激光喷丸板表面粗糙度均匀，并且具有可控性和重复性高的特点，明显地增加了钢板涂漆电镀层的着附力；
7、5、电磁性能，如应用于电机铁芯制作，可降低铁芯铁损1.5～2.5W/kg。
应用
1、激光毛化轧辊
激光毛化轧辊具有较长的使用寿命，提高轧制速度，减少板面擦伤，改善板型，提高钢板深冲性能和涂漆后光亮度。激光毛化轧辊技术主要采用CO2和YAG激光器。YAG固体激光器波长比C02激光器波长低一个数量级，金属材料对其有较高的吸收率，降低了对激光输是功率的要求，不需要涂层改性。YAG声光调Q产生高重复频率激光脉冲，可控性比具有惯性的机械斩波好，且W婚激光毛化工艺简单，投资和运行成本比C02激光蓖化低，占用空间小。缺点是YAG激光荛纯技术只适合于窄带钢钝辊和直径小于300mm的轧辊，限制了其应用，效率比CO2激光范化技术低。
2、激光毛化磁盘
20世纪90年代，R。Rajan等首先将激光毛化技术用于NiP基体磁盘的毛化。毛化点能增大磁擞非数据区的粗糙度，减小磁头停止或起动时与非数据区的静摩擦为，减少磁头磨损，延长磁头的寿命，保证了磁头读写数据时与光滑数据送的飞行高度是够小，提高了磁盘的存储量。因此，在90年代掀起了应用激光毛化技术提高磁盘存储量的热潮，一些磁盘生产公司投入了太量人力积物力进行技术攻关，疆研发了Nd：YV04和Nd：YLF等激光毛化磁盘设备，磁盘存储密度从小予1Gb/inch2增加到十几至几十Gb/inch2。非金属磁盘(玻璃或玻璃陶瓷)对1064蛳激光透明，一般用CQ激光器进行麓纯。菲金属磁盘的表面比NiP磁盘更光滑，飞行高度更低，更有剃于提高磁盘的存储密度，发展前景更大。
激光毛化技术除了应用于生产毛化钢板和毛化磁盘，其缝方嚣也有银大酶应矮发展，材料不再限予硬质钢铁(轧辊)，NiP，玻璃和玻璃陶瓷。A．A．Voevodin等研究了TiCN涂层的激光毛化坑对固体润滑剂的存储性能，优化了毛化坑的尺寸和间隔，分别应用MoS2和石墨两种润滑剂在湿空气和干燥氮气中进行了滑动摩擦实验，结果表明当毛化坑的覆盖率约10%时，圆体润滑剂在褫化坑表面的寿命鲍没改性的TiCN涂层高一个数鬣级。G．Ryk等对活塞环进行激光毛化，模拟活塞环与气缸套往复运动进行摩擦力测试，研究结栗表裴激光部分毛化熬活塞环比未经笔纯的活塞环摩擦力低。N．Mirhosseini等对用于骨质结合的材料表面进行了激光毛化，激光产生的细小毛化坑提高了2T3成骨细胞的生长率，更有剽予缨魏的结合，成功移毽后能缩短治疗时间和降低移植排斥。激光毛化技术能改变材料表面性能，改善材料表面的润滑性能，降低摩擦系数，能增强生物材料的粘连性。激光鼍化技术将在摩擦学和生物医学领域发挥更大的作麓。
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