[发明专利]一种光纤激光毛化两维无序分布控制方法有效

专利信息
申请号: 202010903039.X 申请日: 2020-09-01
公开(公告)号: CN112122784B 公开(公告)日: 2021-05-14
发明(设计)人: 王之桐;王红才 申请(专利权)人: 中国科学院力学研究所
主分类号: B23K26/352 分类号: B23K26/352;B23K26/70
代理公司: 北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙) 11390 代理人: 焦海峰
地址: 100190 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 光纤 激光 毛化两维 无序 分布 控制 方法
【说明书】:

本发明提供一种光纤激光毛化两维无序分布控制方法,包括:根据预定毛化参数调整好光纤激光器和光学偏转器,并设定激光毛化坑沿轧辊轴向和周向的分布距离;由一台波形发生器存储振幅随机变化的由弦曲线和直线组合的控制波形,实现激光毛化坑沿轧辊轴向的无序分布;由另一台波形发生器存储相位随机变化的方波控制波形,实现激光毛化坑沿轧辊周向的无序分布;将激光毛化坑在轧辊轴向和周向的一维无序分布组合后,最终实现激光毛化坑在轧辊表面的两维无序分布。本发明能够将毛化坑在两个方向的一维短程无序分布组合形成了两维长程无序分布,实现轧辊表面的离散无序分布和全覆盖无序分布的激光毛化。

技术领域

本发明涉及轧辊表面毛化技术领域,尤其涉及一种针对轧辊旋转毛化应用的基于任意波形发生器的光纤激光毛化两维无序分布控制方法。

背景技术

目前,轧辊表面毛化技术已经在冷轧板带生产中得到广泛应用。与喷丸毛化技术和电火花毛化技术相对比,激光毛化技术具有寿命长、污染小、板带深冲性能好等优点,市场前景广阔。

喷丸毛化和电火花毛化的面状加工特点决定了轧辊表面的毛化坑是无序分布,生产出的板带表面具有各向同性,亚光效果好。而激光毛化是点状加工,在轧辊表面产生高硬度的毛化坑的同时,也造成了毛化坑的规则分布,生产出的板带表面形貌具有各向异性,影响表面性能和美观。因此,需要对激光毛化技术进行改进,人为干预毛化坑的分布,以形成无序毛化坑分布,进一步提升激光毛化板带的性能,满足工业生产需要。

在现有公开的文献中,激光毛化无序分布技术大致包括以下三种:

1、通过电信号控制激光脉冲参数形成的无序分布。此类方法将沿轧辊周向随机分布的毛化坑在轧辊轴向重叠、组合,以实现视觉两维随机的效果。如,申请号:201210164998.X,一种激光无序毛化轧辊表面的加工方法和加工设备;申请号:2016100950086.X,一种提高圆周无规则毛化微坑均匀性的控制系统及方法。此类方法本质上还是一维分布,其毛化坑的密度、毛化形貌的无序度都受到限制。

2、通过光学偏转器偏转激光脉冲实现的无序分布。光学偏转器可以采用机械振镜或其它光学偏转装置。如,申请号:201610155553.8,基于透射式振镜的轧辊表面激光无序毛化加工方法及装置;和申请号:200510116750.6,无规则偏转毛化点的辊类表面毛化激光加工系统及其装置。但此类方法只能实现轴向的无序分布,毛化形貌的无序度同样受到限制。

3、电信号控制激光脉冲参数和光学偏转器组合形成的无序分布。此类方法将轧辊周向的毛化坑无序分布和轧辊轴向毛化坑无序分布实施了组合,具备实现真实两维无序分布的条件。如:申请号:2016104353317,一种实现毛化点均匀随机分布的激光毛化方法。该专利利用随机信号源控制激光脉冲的延时和光学偏转器的偏转角度,但由于没有实施足够的参数优化,该专利形成的毛化表面具有的纹理倾向,只能实现毛化坑的稀疏分布,如要实现全覆盖分布,必须采用不同控制参数的多激光毛化头同时加工或改参数后用单激光毛化头再次覆盖毛化。

综上,现有的轧辊表面激光无序毛化方法或只能实现一维无序分布,或具备实现二维无序分布的条件,但控制参数没有经过优化,无法实现真正的二维无序分布的激光毛化表面,有必要加以改进。

发明内容

本文发明的目的是提供一种针对轧辊旋转毛化应用的基于任意波形发生器的光纤激光毛化两维无序分布控制方法。

具体地,本发明提供一种光纤激光毛化两维无序分布控制方法,包括如下步骤:

步骤100,根据预定毛化参数调整好光纤激光器和光学偏转器,并设定激光毛化坑沿轧辊轴向和周向的分布距离;

步骤200,由一台波形发生器存储振幅随机变化的由弦曲线和直线组合的控制波形,去驱动光学偏转器使激光脉冲沿轧辊轴向随机偏转,实现激光毛化坑沿轧辊轴向的无序分布;

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