[发明专利]一种通过激光刻痕改善电工钢磁性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电工钢处理技术领域，特别是涉及一种通过激光刻痕改善电工钢磁性能的方法。

背景技术

自电工钢诞生七十多年来，人们一直致力于其磁性能，尤其是铁损的改善。最初通过冶金方法，改善硅钢片的取向度、减薄产品厚度、提高电阻率及减小晶粒尺寸等，从而降低其铁损。但是，随着硅钢片性能越来越好，继续采用传统冶金方法来进一步降低其铁损越来越难。

因此，研究者开始寻找非冶金方法来降低硅钢片铁损，相继开发出了机械加工法、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，通过减小180°范围内的磁畴壁间距来细化磁畴，从而达到降低铁损的目的。但是，这些方法不同程度地存在问题，例如容易破坏硅钢片的板型、设施复杂、维护频繁等。

最近，出现了一种激光照射法，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-塑性形变区域，通过在弹塑性形变区域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。

但是，现有的工业激光器一般为二氧化碳激光器或是固体激光器，由于其工作原理的限制，其发射的激光一般波长较长，通常为7、800nm级、μm级甚至更长(例如石榴石激光器的典型波长是1.06μm，红宝石激光器的典型波长是694nm，二氧化碳激光器的典型波长有的已达远红外波段)。波长太长限制了光束聚焦的紧密度，在用于在硅钢片上刻痕时，一方面存在运行缓慢、效率较低的问题，另一方面存在过度破坏板型、铁损降低效果不明显的问题，因此难以满足生产的需要。对于常规的激光切割的应用，破坏板型或是内部形变都不是严重的问题。但是，对于用激光刻痕来改善电工钢磁性能的应用，提供更高的光束聚焦紧密度，避免过度破坏板型并提高效率就是十分有价值的了。因此，急需寻找一种有效性强、效率高的对硅钢片的激光刻痕方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：提供一种新的方法，克服现有改善磁性能的激光刻痕方法存在的运行缓慢、破坏硅钢片的板型、铁损降低效果不明显的问题。

本发明的技术方案为：一种通过激光刻痕改善电工钢磁性能的方法，包括：采用激光束在取向硅钢片表面上刻划出平行排布的线状或点线状沟槽；激光束所用加工设备为355nm半导体端面泵浦激光设备，其激光器的中心波长为355nm，在30kHz时其脉冲宽度小于25ns。

进一步地，相邻的线状或点线状沟槽沿取向硅钢片轧制方向的间距d＝5mm。

进一步地，激光束的激光功率为4W，激光频率为30kHz，激光扫描速度为100mm/s。

进一步地，相邻的线状或点线状沟槽沿取向硅钢片轧制方向的间距d＝4mm。

进一步地，激光束的激光功率为4W，激光频率为30kHz，激光扫描速度为500mm/s。

本发明与现有技术相比的优点在于：通过使用半导体端面泵浦激光设备产生激光束照射刻痕在取向硅钢片的单面形成一系列平行排布的线状或点线状沟槽，该设备产生的激光相对于二氧化碳和固体激光器波长短得多，光束聚焦的紧实度也更好，所以在加工时效率较高，特别是对硅钢片板型表面不利破坏很少；因此工艺简单，生产效率高且易于控制。另一方面，通过对这些线状或点线状沟槽的间距、尤其是沟槽深度和沟槽宽度的合理控制，达到了既不破坏取向硅钢片板型又可明显降低铁损的目的，由此有效克服了现有激光刻痕法存在的效率低、破坏板型、铁损降低效果不明显或生产难以控制的问题。

附图说明

图1示出了应用本发明的方法的电工钢的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种通过激光刻痕改善高磁感取向硅钢磁性能的方法。采用该方法处理取向硅钢既可避免板型破坏，又可阻止磁感应强度劣化，同时可大幅降低其在去应力退火后的铁损。

为实现上述目的，本发明所设计的通过激光刻痕改善高磁感取向硅钢磁性能的方法，是采用激光束在高温退火后的取向硅钢片表面上刻划出若干条平行排布的线状或点线状沟槽，各条线状或点线状沟槽与取向硅钢片轧制方向垂直，相邻线状或点线状沟槽沿取向硅钢片轧制方向的间距d＝5mm。所用加工设备为355nm半导体端面泵浦激光设备，其激光器的中心波长为355nm，在30kHz时其脉冲宽度小于25ns。

现有技术中，半导体端面泵浦激光设备一般用于大型金属材料切割领域，尚未有将其用于刻痕，特别是用于电工钢磁性能改善的先例。