[发明专利]轧辊表面激光毛化与微合金化复合加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属材料表面加工技术领域的方法，特别是一种轧辊表面激光毛化与微合金化复合加工方法。

背景技术

激光毛化是是近几年来发展起来的一门综合性新技术，它利用高能、高频的脉冲激光作用在轧辊表面，使之加热、熔化并部分气化，形成的熔池中液面表面张力和辅助气体的作用下，部分熔融金属被推至熔池边缘，由于激光的快热快冷的特性，该部分金属在熔池边缘迅速凝固，形成凸起，同时在熔池中间形成微坑结构。声光调Q的Nd:YAG激光器的平均功率较低，用于大型冷轧辊的毛化加工时表面粗糙度不高，毛化效果较差，毛化效率较低，难以满足大型轧辊加工的需要。采用高光束质量的CO₂连续激光进行脉冲调制后可克服这些不足。冷轧辊的磨损在工业上有重大意义，不仅降低轧机的运转率，导致固定费用增加，而且造成轧制的材料形状变化差异很大，影响产品质量。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利：高重频调制多脉冲YAG激光刻花系统及加工方法(ZL92113223.9)，采用多脉冲YAG激光束直接作用于轧辊表面，在辊面上形成具有一定形貌的毛化点。但这种毛化方法是借助辅助气体对轧辊表面的直接的熔凝的处理，熔凝坑深度浅、毛化点凸台不够明显，影响轧辊的轧制效果与轧制的冷轧板的质量。同时，毛化点，特别是毛化点凸缘的硬度，强度和摩擦磨损性能提高程度有限。检索中还发现，中国专利：金属轧辊表面高重频激光诱导放电毛化方法(公开号：CN 1789438A)通过在轧辊表面涂一层介电质薄膜，提出了一种利用高重频脉冲激光诱导放电的毛化方法，由于介电质薄膜使放电区域的发展受到限制，只有在激光直接照射区的薄膜被汽化后，才能在两极间形成放电通道。因而，所得到的毛化点直径比在无介电质薄膜时小得多，而且毛化坑较深，边缘较清晰。这种方法虽然改善了毛化形貌，但也存在同样的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一轧辊表面激光毛化与微合金化复合加工方法，使其能够增加毛化点坑深，提高凸台高度与边缘清晰度，加强凸台强度，提高轧辊表面的硬度和磨擦磨损性能。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明在轧辊表面喷涂一层含合金微粉的薄膜，通过该合金微粉薄膜增加轧辊基体表面对激光光能的吸收，并且该合金微粉薄膜通过激光加热与基体材料熔融成新的合金材料，在脉冲激光束作用下，与基体熔合形成毛化坑。

所述合金微粉薄膜由合金微粉与乳胶混合后喷涂而成。

所述合金微粉与乳胶混合按照体积比约(2-6)∶1混合，混合物具有较好的流动性。

所述合金微粉的选择的范围很广，可以是各种常规激光合金化所用的通过激光重熔能提高轧辊表面性能的微粉，如Co基、Ni基或者WC、TiC等颗粒组成的金属陶瓷复合粉末等，颗粒粒度在10μm以下。合金粉末的选择可以是一种粉末或者几种的混合物，这取决于元素及化合物进入合金化层的可能性和合理性。

所述乳胶，是指：将具有粘性且易溶于酒精或丙酮的合成树脂，如2123酚醛树脂，用酒精或丙酮制成液状乳胶，浓度约为树脂饱和浓度的1/2。

所述喷涂，是指：采用喷涂装置，如喷枪，雾状喷涂于经乙醇、丙酮清洗的轧辊表面，使合金微粉与轧辊结合紧密、均匀，同时增加轧辊表面对激光光能的吸收。由于酒精或丙酮的挥发性，涂层能迅速吹干。

所述合金微粉薄膜，其厚度根据需要为0-0.5mm不等。

所述合金微粉与乳胶混合物可以在激光毛化之前喷涂也可以激光毛化、喷涂同时进行。

本发明合金微粉在脉冲激光的作用下与基体材料熔融成新的合金材料，在激光毛化的同时，完成轧辊表面的微合金化，合金材料分布于熔池的各个部分，大大加强了毛化凸台的硬度与磨擦磨损性能。另外，在激光毛化完成后，可以从轧辊表面去除其他未进行毛化处理的合金微粉，这样毛化凸台高度得到了提高，毛化点边缘更加清晰，同时，由于薄膜的厚度较小，相对于常规激光毛化方法，该方法对毛化表面的粗糙度影响也较小；通过改变合金微粉薄膜的厚度(0-0.5mm)可以控制凸台的曲率半径。这样以轧辊轧制过程中对钢板的咬合力和轧制的钢板的质量。

附图说明

图1为未喷涂合金微粉时得到的毛化点形貌。

图2为喷涂合金微粉后得到的毛化点形貌。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。