[发明专利]一种快速激光刻痕方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光刻痕方法，特别涉及一种快速激光刻痕方法，通过采用在带钢上、下表面同时刻痕的方法，来提高激光刻痕机组加工速度和刻痕铁损改善率。

背景技术

取向硅钢是用于制造变压器设备的基本材料，变压器因铁损而大量消耗电能，因此降低铁损是生产取向硅钢不懈追求的目标。硅钢片的铁损可分为磁滞损耗和涡流损耗，涡流损耗还可进一步分为经典涡流损耗(因涡流引起的)和异常涡流损耗(因磁壁运动引起的，正比于磁畴宽)，在工频条件下，异常涡流损耗约占铁损的一半左右。随着冶金工艺的发展，(110)[001]织构不断完善，在二次再结晶中势必引起晶粒生长过快，形成大晶粒，导致磁畴宽度增大，反常涡流损耗比例增加。在这种条件下，继续采用传统的冶金方法来进一步降低铁损，将是愈来愈困难。

为了进一步细化磁畴来降低取向硅钢铁损，国内外很多钢铁企业或科研院所对细化磁畴技术展开了研究，先后开发了机械加工法、激光照射法、放电处理法、等离子流照射法、局部加热法、超声波振动和喷射流体法等表面处理技术，通过细化180°磁畴壁间距来细化磁畴，从而达到降低铁损的目的，其中以激光刻痕法最为突出。

激光照射法通过减小取向硅钢主畴宽度来降低其涡流损耗，该方法利用激光束的热量在钢板的表面之下产生一弹性-塑性形变区域，通过在弹塑性形变区产生的压应力和刻痕间的张应力来减小取向硅钢主畴宽度，从而达到降低其涡流损耗的目的，这种方法由于大大降低了铁损，而且是非接触加工，具有非常高的可靠性和可控制性。

针对采用激光刻痕来降低取向硅钢铁损的技术，许多专利进行了不同的尝试。

中国专利CN1216072A公开了一种具有优良磁性能的晶粒取向性电工钢薄板及其生产工艺和设备，该方法通过用脉冲激光照射减小180°磁畴壁间距提高磁性能。该方法采用Q-开关CO₂激光器在晶粒取向性电工钢薄板表面照射，激光脉冲的照射功率密度调节到不高于钢板表面的薄膜损阈值，采用长轴为钢板横向的椭圆形光斑照射以在钢板表面重叠形成连续脉冲光束，为磁性能的提高提供所必需的足够的累积照射能。从而较好地解决了传统脉冲激光法易对钢板表面薄膜造成照射损伤的问题。但是该方法为保证足够的能量积累，扫描速度不能太快，从而限制了机组的激光刻痕速度，不能满足高速激光刻痕的要求。

中国专利公开号CN1761764A公开了一种磁特性良好的方向性电磁钢板及其制造方法，该方法通过振荡波长λ为1.07≤λ≤2.10μm的连续振荡光纤维激光束的扫描照射，极力降低取向硅钢的铁损。由于采用振荡波长λ为1.07≤λ≤2.10μm的连续振荡光纤维激光，中心附近的光束强度较高，根据情况不同有可能在激光照射后的表面产生凹凸，如果通过降低平均输出功率P来解决这一问题，相应的扫描速度V必须同步降低，势必会牺牲机组的加工速度。

中国专利公开号CN101209514公开了一种基于振镜阵列的激光在线高速刻痕装置，它包括机架、传送带、振镜阵列、激光器阵列、用于控制振镜阵列和激光器阵列的控制装置。该方法由于引入了振镜阵列，能有效地提高激光刻痕速度，具有适应性强、刻痕速度快、扫描幅面宽、生产效率高的优点，但仅限于在带钢单面进行激光刻痕，与其它激光刻痕方法相比，在刻痕铁损改善率上并无优势。

中国专利公开号为CN1076492A中国专利了一种降低硅钢片铁损的激光处理方法及装置，利用激光快速加热和冷却的特点，对取向硅钢片表面做划线状处理，促使加热区产生微小塑性变形和高密度位错，形成亚晶界，减小主畴壁长，同时引起残余张应力，达到细化磁畴，降低铁损的效果。涉及的方法可行，装置简单，但铁损改善率仅在5％左右，改善效率低，且没有考虑机组的加工速度。

此外，中国专利公开号为CN101348853提供了一种降低普通取向电工钢铁损的方法，该方法严重破坏钢板表面涂层，刻痕后需重新涂层，操作很不方便，且生产成本高，目前基本不被采用；中国专利公开号CN1244597A中国专利了一种耐热型激光处理取向硅钢表面的方法，该方法通过激光局域合金化处理优化磁畴分布降低铁损，使产品具有良好的高温稳定性和优越的时效性能，然而该工艺需要先剥离绝缘涂层，刻痕处理后又需重新涂层，工艺复杂且不易实现，不适合于大生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速激光刻痕方法，通过在取向硅钢带钢上、下表面同时进行激光刻痕，加工速度达到传统单面激光刻痕方法的1.5～2倍；激光刻痕产品的铁损改善率稳定达到10％～16％。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：