[发明专利]一种激光增材毛化方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料表面加工技术领域的表面毛化技术，更具体地涉及到一种激光增材毛化技术。

背景技术

粗糙表面的钢板在冲压时可以储存润滑油，理想的钢板表面形貌应是由一个个封闭的独立“小油槽”组成，其可以保证在钢板与模具界面间保持着油润滑状态，同时产生一定的液体静压作用，可以减小摩擦。而钢板表面的粗糙度从轧辊的转印而来，因此，理想的轧辊表面形貌应当是由一个个独立的小凸台组成。

常见的轧辊毛化技术包括抛(喷)丸毛化、电火花毛化、激光毛化、电子束毛化、镀铬毛化等方式。除镀铬毛化外，传统的毛化技术均是去材制造，即在轧辊表面“挖坑”，难以形成独立的小凸台。

另一方面，为延长轧辊使用周期，通常会对毛化后的轧辊进行镀铬处理(镀铬毛化将毛化、镀铬合为一体)，以增强其耐磨性。但镀铬技术属于电化学工艺，对环保不利，随着环保法规的逐步加强，镀铬技术的使用也将面临着越来越多的限制，甚至会有被禁止的风险。

为此，开发一种环保的新型轧辊毛化技术来替代传统毛化技术十分必要。该技术不但能在轧辊表面形成一个个独立的小凸台，还能有效提高轧辊表面形貌的耐磨性。

中国专利CN 101804509B公开了一种轧辊表面的激光毛化工艺，通过在轧辊表面喷涂一层铁基合金微粉与陶瓷相混合的硅溶胶浆料，在激光脉冲的作用下，在轧辊表面形成毛化凸台。其缺点是需要预喷涂，且需要对毛化结束后未熔合的残留微粉进行清洗，毛化质量受喷涂均匀性影响较大。

中国专利CN 101117712A公开了一种轧辊表面激光毛化与微合金化复合加工方法，通过预先喷涂的微合金粉末增强激光吸收效率，并且与基 体材料发生合金化，形成强度较高的毛化点。其缺点同样是需要预喷涂和后清洗环节。

虽然目前已有部分专家学者在该方向上做出了一些努力，但目前为止，相比于传统毛化技术，尚无显著优势，工序较多且毛化质量不稳定，因此未能在实际生产中得到应用。

发明内容

本发明的主要目的是为解决传统轧辊毛化技术中毛化形貌不理想与轧辊粗糙度衰减过快的问题，提出了一种新型的、环保的激光增材毛化技术，它通过激光熔化沉积粉料的方式在基体材料表面上形成一系列均匀密布的熔合点，实现基体材料的表面毛化，同时毛化点具有比基体材料更高的强硬度。有效的改善了基体材料的表面形貌结构，增强了基体材料的耐磨性和粗糙度保持性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种激光增材毛化方法，其包括如下步骤：

S1：将粉料输送至基体材料的表面上；

S2：在粉料的输送点上用激光对粉料进行照射，使粉料与基体熔合，形成凸起的熔合点，移动粉料输送点和激光照射点，在基体的表面上形成一系列熔合点，实现基体表面的毛化效果。

即：粉料输送至基体表面的A位置后，打开激光，照射在A位置上，使粉料与基体熔合，在A位置上形成一个凸起的熔合点，然后关闭激光，将粉料输送至基体表面的B位置后，移动激光照射点至B位置，打开激光，照射在B位置上，在B位置上形成一个凸起的熔合点，然后再关闭激光，将粉料输送点和激光照射点同时移动至下一个位置，继续进行照射操作，最终在基体的表面形成一系列熔合点，整个过程中，控制粉料的输送点与激光照射点一直重合。

作为优选方案，所述基体为轧机工作辊、平整机工作辊或精整机工作辊。

作为优选方案，所述粉料为可在激光作用下与基体材料相熔合的微粉， 且所述微粉在与基体材料熔合后的硬度或强度均高于基体材料的硬度或强度。

作为优选方案，步骤S2中，通过激光的能量、照射时间和粉料输送速度控制熔合点的尺寸。

作为优选方案，所述熔合点的形状为半椭球形。

作为优选方案，所述熔合点的直径为20～150μm，高度为0～20μm。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

通过激光熔化沉积粉料的方式在基体材料表面上形成一系列均匀密布的熔合点，实现基体材料的表面毛化，同时毛化点具有比基体材料更高的强硬度。有效的改善了基体材料的表面形貌结构，增强了基体材料的耐磨性和粗糙度保持性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的激光增材毛化方法流程图；

图2为本发明中实施例1激光增材毛化原理示意图；

图3为本发明中毛化凸台形成过程的示意图；