[实用新型]一种多功能打点激光毛化设备

说明书

技术领域

本实用新型属于激光加工领域，主要用于提高轧辊毛化的质量。

背景技术

在冶金行业，轧辊广泛用于压延加工。在板材的冷轧中，最后一道工序往往是精度和光洁度最高的，此时轧辊的精度和光洁度最高，要求轧辊经过磨削加工。人们后来发现，仅仅使用磨削加工的轧辊轧制的钢材或其它金属板材很光亮，但对表面还要经过镀锌或其它表面处理加工的产品来说特别光亮的板材并不是最好的。例如，对油漆喷涂或冲压来说特别光滑的表面是不利的。因此，人们就提出并采用了轧辊表面毛化(在轧辊的部分表面上产生一些小坑和凸起并不改变轧辊的整体表面，其中小坑和凸起是共生的，即有小坑就有凸起)的技术，这样就提高了金属板材的性能(例如着漆性能和冲压性能等等)。轧辊毛化有多种技术，其中包括喷砂毛化、电火花毛化和激光毛化等等。喷砂毛化和电火花毛化所形成的毛化点都是非规则的，但是毛化点的深度比较小，毛化点的孔型(指小坑和凸起的总体形状)质量较差；现在采用的激光毛化技术所产生的激光毛化点的孔型质量比较好但是毛化点是非常规则的，而有些毛化要求非规则的，因此激光毛化最终的应用效果也受到了局限。所以目前的局面是多种毛化技术并存，各有优缺点。现在所使用的激光毛化技术中，一般采用了连续激光(主要是连续二氧化碳激光)加斩光盘或者多棱镜的技术获得间断的激光毛化点的效果。即采用连续激光光源，让激光长时间输出连续的功率相对稳定的激光，然后在光路上采用斩光盘或者多棱镜，斩光盘或者多棱镜以一定的速度旋转，这样获得的激光就是很规则的间断激光，通过聚焦以后作用到旋转的轧辊上，就在轧辊上形成了非常规则的毛化点，比如在一定的范围内毛化点的距离基本相同和孔型基本一致。实际上，激光毛化的孔型质量好、成套设备投入费用少、运行和维护成本低而具有明显的优势，但毛化点非常规则的问题使激光毛化的受到极大的限制，用连续激光进行毛化的另一个缺点是把连续激光变成间断激光必然浪费一定的激光能量、毛化效率受到制约。

实用新型内容

针对原有激光毛化的缺点，本实用新型的目的是提供一种多功能打点激光毛化设备，使这种激光毛化设备既具有孔型质量好、成套设备投入费用少、运行和维护成本低、毛化效率高的优势，又能实现非规则打点和规则打点的功能。这样的设备显然包括了全部毛化设备的优点而克服了原来设备的缺点。有利于激光毛化设备的发展和应用。

为了实现上述目的，本实用新型采取的主要措施是：采用脉冲激光器作为激光毛化设备的光源，该脉冲激光器是二氧化碳激光器、或者固体激光器、或者光纤激光器、或者半导体激光器，其频率在20Hz-100kHz之间可调；通过一个特殊设计的脉冲频率控制器，用其电路构造的控制功能控制激光器的工作频率，使激光工作频率可以是恒定的、也可以是随机变化的，这样产生的激光脉冲既可以工作在有序状态也可以工作在无序状态。将这样的脉冲激光聚焦后作用于匀速旋转的轧辊表面，就会在轧辊表面产生毛化作用。如果脉冲是有序的，则毛化点就是规则的，如果脉冲是无序的，则毛化点就是非规则的。另外，在聚焦点旁边用一个稳定气流吹气或旋转气流吹气，则孔型也可以是规则的或是不规则的。将脉冲的有序状态和无序状态与稳定气流和旋转气流通过不同组合可以得到打点规则和孔型也规则、打点规则和孔型非规则、打点非规则和孔型规则、打点非规则和孔型非规则等四种结果。可见，这是一个至少实现四种功能打点的激光毛化设备。因为脉冲激光毛化不需要斩光盘或多棱镜，全部激光能量用于毛化，所以效率是最高的。

原有的喷砂毛化和电火花毛化只能实现打点非规则和孔型非规则一种功能而且孔型质量都不如激光毛化的质量，原有的激光毛化虽然孔型质量好但只能实现规则打点和规则孔型一种功能。本实用新型显然克服了上述全部设备的缺点而集中了它们的全部优点。还有成本低、效率高的优点。

此外，本实用新型还有激光毛化的占空比可以连续调节的优点，这意味着激光毛化的孔型大小等是可以控制的，这对于控制毛化质量是重要的。所谓占空比是指在一个周期内，输出激光的时间占整体周期的份额。例如：在使用斩光盘的情况下，如果斩光盘挡光的时间和出光的时间各占一半，则占空比为50％，因为在一个周期内输出到轧辊的激光的时间为50％。很显然，对于同一个斩光盘，占空比是固定不变的；同一个多棱镜的占空比也是固定不变的。

附图说明