激光毛化工艺的应用.doc

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1、----------应用解决方案激光毛化工艺的应用激光毛化技术和设备技术方案进展介绍一陈培锋华中科技大学2007-1-26激光毛化工艺的应用具有特殊表面形貌的毛化冷轧薄钢板在制造业中有着广泛的应用，特别是在汽车和家电产业中。这是因为在冲压成形过程中，毛化钢板上的致密微小凹坑可储存润滑剂，改善润滑条件；同时毛化表面使涂料和钢板表面的接触面积增大，增强了对油漆的吸附能力。对于冷轧辊毛化的要求最初是为了改善冷轧薄钢板的板型、深冲性、延伸率和涂镀性能，在冷轧薄板生产工艺中，要求对冷轧工作辊的辊面进行毛化处理，然后轧制出满足用户特殊工艺要求的冷轧毛化钢板。目前用以满足轧辊毛化处理的技术有：喷

2、丸毛化(SB)技术、电火花毛化(EDT)技术、激光毛化技术(LT)等。在这些毛化技术中，激光毛化技术具有最好的效果。经过长期的生产实践证明，激光毛化除了提供所需的板形表面要求外，其对冷轧辊寿命的提高、冷轧生产工艺的提高、冷轧成品表面鲜映度和性能等方面均产生其他毛化方法无法替代的积极影响。下面根据生产实际的结果综述激光毛化的应用。1、激光毛化工艺可显著提高轧辊使用寿命激光毛化轧辊使用寿命的提高主要是通过以下三个途径实现的。(1)表面改性与细晶强化作用激光毛化时，辊面作用区材料由于熔凝速度非常快(加热速度可达l06～109℃/s，冷却速度≥105℃/s，远高于常规淬火)，可以形成超细晶

3、(深亚微米至纳米级)甚至非晶组织，其硬度可超过HV900（HRC67)，远高于常规淬火所能达到的程度，高硬度的表面组织有利于提高辊面的耐磨损能力。(2)毛化形貌的耐磨作用激光毛化后，辊面形貌发生变化，毛化加工形成的微坑和凸包均布于辊面。这种辊面形貌既有利于改善轧制时辊与板间的摩擦状态，又有利于保持良好的润滑条件。均匀分布的微坑还可以起到收集磨粒、防止它们磨损轧辊和擦伤板面的作用。(3)表面应力松驰的韧化作用为了提高其使用寿命，通常要对冷轧工作辊进行表面淬火处理。要求的硬度愈高，由马氏体相变导致的体积膨胀效果愈严重，产生的残余压应力也愈大。压应力过大，容易导致辊面爆裂，反而危害轧辊的

4、使用，因而是有害的。用激光方法毛化这种轧辊，其表层激光辐照区域的材料由于熔凝时的热胀冷缩作用会产生残余拉应力。X光应力测定结果表明，当激光辐照区域(微坑)的密度达到一定程度时，这种均匀分布的拉应力确实可以有效地松弛轧辊表层中原有的强残余压应力，从而使轧辊表面得到韧化。激光毛化轧辊的使用寿命随冷轧压下率、冷带材质及其硬度的不同而有所不同。工业应用表明，冷轧工作辊经激光毛化加工后，其使用效果和使用寿命有明显的提高。在2O辊森吉米尔轧机上用其冷轧低碳钢板，激光毛化轧辊的寿命比普通轧辊高3倍以上；在普通二辊轧机上用激光毛化轧辊冷轧高强度(σb≥800MPa)65Mn弹簧钢，其寿命是普通轧辊

5、的2～3倍；用其平整退火低碳软钢板，其使用寿命可较普通轧辊提高2倍以上，有的甚至达到10倍，这取决于对产品表面粗糙度的控制范围。激光毛化辊所轧制钢带表面粗糙度Ra的变化情况为，轧制初期（约为轧制量的15%），表面粗糙度下降较快，以后趋缓，这主要与激光毛化辊表面形貌有关。在激光毛化辊初用阶段，凸起部分的尖峰钝化得较快，在使用一段时间以后，凸起部分比较钝，相应激光毛化辊的磨损量减小。而凸起部分尖峰高度以及凸坑形状等都可以通过改变毛化工艺加以控制，因而在使用激光毛化辊时，不会因粗糙度值变化过大而使轧制条件发生较大改变。2、激光毛化工艺可以在多个方面改善冷轧生产工艺毛化辊的应用最初是在平整

6、机上，用于获得所需的板面形貌。随着激光毛化技术的提高，轧辊的耐磨性及轧辊的毛化工效都得到了提高，使轧机工作辊毛化成为了可能。通过在轧机工作辊上采用毛化技术发现，由于毛化辊增加了轧辊与轧件间的摩擦，有利于防止“打滑”，从而使轧件能均匀变形，获得力学性能一致的产品，并使轧件表面获得一定的粗糙度，对冷轧生产带来了积极的作用。激光毛化轧机工作辊主要通过以下几个方面改善冷轧工艺。(1)避免轧制时“粘钢”“粘钢”现象常出现在大压下、高轧速的情况下，特别是生产薄带时，轧件与轧辊的相对滑动，产生局部高温，在轧件表面形成不规则的剥落，影响产品质量。根据轧辊与轧件接触表面摩擦的特征，可分为干摩擦、半干

7、摩擦、吸附润滑摩擦、液体摩擦四种状态。产生粘钢的原因是因为在压力加工过程中，在辊与钢带接触表面内没有任何润滑介质薄膜存在，而处于直接接触状态产生干摩擦。因此消除粘钢就是要使轧辊与钢带接触表面上在高速、高压状态下能够有均匀而良好的润滑层，也就是在带钢表面上形成均匀致密的一层油膜。在较高速轧制过程中，高压下的金属质点要得到强迫延伸，光辊轧制使其将油膜拉开，很难在轧辊与钢带接触面上形成一层油膜，激光毛化辊由于在表面上存在均匀致密的凹坑，这些凹坑起了“储油器”的作用，它们将轧