[发明专利]一种智能多头取向硅钢激光刻痕装备及其控制方法

说明书

本发明公开了一种双针多头取向钢激光刻痕装备，包括刻痕机构以及补偿控制机构，所述刻痕机构包括若干对激光扫描组件，每对激光扫描组件包括脉冲激光发射光源、激光振镜扫描头以及用于调节激光扫描组件姿态的微调控制机构，还公开了其控制方法。本发明的双针多头取向钢激光刻痕装备，通过多组激光扫描组件的联合作业，每组激光驱动单针刻痕作业，计算机数控实现每对激光扫描组件双针同组差动快速刻制，实现与取向硅钢生产线同步的刻痕，本取向钢激光刻痕装备的最大作业速度可以实现刻痕速度每分钟60～120m，通过计算机数控实现多组激光扫描组件联动作业，满足全幅面取向硅钢的激光刻痕，多对激光扫描组件同时作业并实时补偿。

技术领域

本发明涉及一种取向硅钢刻痕装置，具体涉及一种多头取向钢激光刻痕装备及其控制方法。

背景技术

取向硅钢是一种通过形变和再结晶退火产生晶粒择优取向的硅铁合金，它是一种与能源节约密切相关的重要金属功能材料，也是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁材料，主要用于制造各种变压器、镇流器、发电机及各种电器元件，其制造技术和产品质量直接影响电能的生产和使用效率；

当取向硅钢作为磁介质在交变电流工作环境中时，一部分能量将会在电磁转换过程中作为热量损失掉，这部分损失掉的能量就被称为铁损，铁损则是其最重要的磁性能参数之一，铁损值的高低对取向硅钢磁性能与质量的优劣起着决定作用；

业内人士普遍认为：激光刻痕法是一种降低取向硅钢铁损的有效手段，激光刻痕技术是改善取向硅钢磁畴结构，降低铁损，从而提高取向硅钢质量的有效手段，对取向硅钢表面进行激光刻痕，利用激光局部快速加热和冷却的特点，可促使受热区产生微小塑性变形和高密度位错，减少取向硅钢主畴壁长，可达到细化磁畴，降低铁损的目的，但激光刻痕技术仍存在一些问题尚待解决，一方面激光产生的高密度能量可能破坏硅钢表面绝缘涂层，降低取向硅钢的叠片系数且部分磁畴会从表面露出，产生漏磁现象，现有技术仍未能很好解决激光刻痕法破坏绝缘涂层、耐热性差等问题，如何在保证不破坏硅钢表面涂层的基础上，形成具有耐热性的塑性应变区，起到较好的磁畴细化效果，是研究未来激光刻痕技术发展的主流，再有高速刻痕技术的突破，如何达到与生产线同步，也有很多专家在研究，至今为止，国内尚未成熟，所以激光刻痕的速度是国内钢厂或变压器厂商特别关心和下功夫研究的重要问题，国内硅钢生产线的速度一般是每分钟60米到120米之间，成熟的激光刻痕系统速度是每分钟10米到20米，因此为了解决同步性，钢厂或变压器厂商往往不得不重金从欧美进口高速刻痕系统或将生产线和激光刻痕分体；

根据在线生产的要求，现有的研究成果无法应用于实际的原因主要包括：(1)刻痕效率低。从现有激光刻痕技术的工艺研究资料来看，为了得到较佳的铁损降低率，单激光移动速度不能太高，一般来说应低于800mm/s，而硅钢表面微刻痕的间距需控制在10mm以下，因此，为达到硅钢带在线传送的速度，激光微刻痕系统在1秒时间内，刻痕的长度高达10m，使得效率与工艺之间形成了一对矛盾，(2)刻痕范围小。由于激光偏振方法的缺陷，激光的扫描范围一般不能太大，否则会使激光点无法在平面上聚焦，从而使刻痕深浅不均匀，影响刻痕效果，目前国内外取向硅钢激光表面微刻痕实验研究的扫描宽度均在几十毫米左右，而生产要求扫描宽度达到1m；

而且利用现有的取向硅钢激光刻痕装置在对取向硅钢表面刻痕时，先通过传送带将取向硅钢传送至取向硅钢激光刻痕装置的工作台上，再利用取向硅钢激光刻痕装置对取向硅钢表面进行刻痕，待一条刻痕完成后，再利用传送带将取向硅钢向前传送适合的距离，随后利用取向硅钢激光刻痕装置对取向硅钢表面进行刻痕，如此不断循环，然而，在刻痕时传送带和取向硅钢激光刻痕装置的抖动会导致取向硅钢也随之抖动或滑动，取向硅钢不能稳定地设置在工作台上，导致激光刻痕的精确度不佳，因此，实现在线刻痕需要完成两个任务：增大扫描范围，提高刻痕效率。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种智能多头取向硅钢激光刻痕装备及其控制方法，实现通过数控技术实现多组联动组合差动，满足全幅面取向硅钢的激光刻痕，增大扫描范围，提高刻痕效率。