激光熔凝技術(shù)應(yīng)用技術(shù)

1、激光淬火技術(shù)的應(yīng)用1. 激光表面淬火技術(shù)原理激光淬火， 也稱(chēng)激光熱處理、 激光硬化， 即利用聚焦后的激光束快速加熱金屬材料表面， 使其發(fā)生相變，形成馬氏體淬硬層的一種高新技術(shù)，分為激光相變硬化、激光熔凝硬化 和激光沖擊硬化三種工藝方法。2. 技術(shù)特點(diǎn)(1. )激光淬火馬氏體晶粒更細(xì)、位錯(cuò)密度更高，硬度更高，耐磨性更好。(2. )變形極小，甚至無(wú)變形，適合于高精度零件處理，部分場(chǎng)合可作為材科和零件的最后 處理工序。(3.)無(wú)需回火，淬火表面得到壓應(yīng)力，不易產(chǎn)生裂紋。 (4.)如工柔牲好，適用面廣，可方便地處理大尺寸工件和溝、槽、深孔、內(nèi)孔、盲孔等局部 區(qū)域。(5)可根據(jù)需要調(diào)整硬化層深淺。 (6

2、.)硬度梯度非常小，硬度基本不隨激光硬化層深變化而變化。 (7.)適合的材料廣泛，包括各種中高碳鋼、工具鋼、模具鋼以及鑄鐵材料等。 (8.)加工過(guò)程自動(dòng)化控制，工期短，質(zhì)量穩(wěn)定。(9.) 低碳環(huán)保，無(wú)需冷卻介質(zhì)，無(wú)廢氣廢水排放。3. 技術(shù)參數(shù) 適合材質(zhì)：各類(lèi)中高碳鋼、鑄鐵 淬火硬度：一般可比感應(yīng)淬火高 1-5HRC 淬火深度： 4. 應(yīng)用領(lǐng)域激光淬火技術(shù)解決了許多常規(guī)熱處理工藝無(wú)法解決的難題，已大量應(yīng)用于冶金、汽車(chē)、 模具、五金、輕工、機(jī)械制造等行業(yè)。適合各類(lèi)型零件的熱處理： (1.)難以進(jìn)入熱處理爐的大型工件。 (2.)僅需對(duì)溝、槽、孔、邊、刃口等局部表面進(jìn)行熱處理的工件。 (3.)常規(guī)熱處

3、理工藝難以處理到的部位。(4.)對(duì)熱處理變形量要求高的精密零件。 (5.)鑄鐵工件表面的熱處理。(6.)常規(guī)熱處理工藝易產(chǎn)生裂紋的零件。 (7.)常規(guī)熱處理工藝達(dá)不到硬度要求的零件。近年來(lái)激光熔覆用于模具修復(fù)的技術(shù)發(fā)展較快。 激光能量密度高， 受熱范圍小， 可以熔 覆各種金屬材料， 如 S136、718、2344、NAK80 、8407、不銹鋼、 鈹銅、鋁合金及鈦合金等。 熔覆層無(wú)砂眼、氣孔，與基體形成冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高、不容易脫落，可對(duì)模具進(jìn)行修補(bǔ) 裂痕、崩角、磨痕修補(bǔ)等。目前，應(yīng)用于激光熔覆技術(shù)的設(shè)備主要是連續(xù) CO2 激光器和脈 沖 YAG 激光器。連續(xù) CO2 激光器多用于大型模具的

4、修復(fù) ( 如 5CrNiMo 和 H13 鋼模具 )，不 適于微小尺寸的修復(fù)。 脈沖YAG激光器光斑直徑能聚焦到0.22.0mm ,在精密模具的修復(fù)中，脈沖 YAG 激光器具有許多優(yōu)于連續(xù) CO2 激光器的良好性能。 (1)YAG 激光器與光纖的 藕合效率高，便于遠(yuǎn)距離操作，易于實(shí)現(xiàn)激光加工的柔性化。(2)脈沖 YAG 激光器有著更多的可控參數(shù) (脈沖頻率、脈寬以及脈沖能量等)，有利于提高加工工藝的性能。 (3)脈沖 YAG溫度梯度大，模具不激光器高重復(fù)頻率工作時(shí)的效果更好，加熱速度極快，冷卻速度極快， 易變形坍塌。激光（相變）淬火和激光熔凝淬火激光（相變）淬火技術(shù)是利用聚焦后的激光束入射到鋼

5、鐵材料表面，使其溫度迅速升高 到相變點(diǎn)以上， 當(dāng)激光移開(kāi)后， 由于仍處于低溫的內(nèi)層材料的快速導(dǎo)熱作用， 使受熱表層快 速冷卻到馬氏體相變點(diǎn)以下， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工件的表面相變硬化。 激光淬火原理與感應(yīng)淬火、 火 焰淬火技術(shù)相同。但是其技術(shù)特點(diǎn)是，所使用的能量密度更高，加熱速度更快，不需要淬火 介質(zhì)， 工件變形小， 加熱層深度和加熱軌跡易于控制，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因此可以在很多工 業(yè)領(lǐng)域中逐步取代感應(yīng)淬火和化學(xué)熱處理等傳統(tǒng)工藝。激光淬火可以使工件表層0.12.0mm 范圍內(nèi)的組織結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生明顯變化。激光熔凝淬火則是采用激光熔融金屬表面，激光束移開(kāi)后，熔融的金屬直接從液態(tài)淬硬 為固態(tài)， 形成表面硬化層

6、的工藝。 由于激光熔凝淬火允許金屬表面熔化， 實(shí)際操作時(shí)可以使 用比激光淬火更加高的功率密度和更加慢的掃描速度，因此激光熔凝淬硬層深度比前者更 深。在激光輸出功率為 3.5kw 時(shí)，大型軋輥表面激光熔凝淬火的最大淬硬層深度可以達(dá)到2毫米以上。 激光熔凝淬火的不足之處在于， 激光加工后的表面粗糙度有所降低， 其降低的幅 度取決于激光加工的工藝參數(shù)，而激光表面淬火可以基本保持工件表面粗糙度不變。激光淬火與熔凝處理的共同特點(diǎn)是，不需要改變材料的成分，主要利用軋輥材料自身的特性， 發(fā)生馬氏體相變來(lái)強(qiáng)化軋輥表面。進(jìn)行激光淬火與熔凝淬火前， 需要預(yù)先涂覆一層吸光涂料來(lái)增強(qiáng)軋輥表面對(duì)激光的吸收率。對(duì)于激光熔

7、凝處理來(lái)說(shuō)， 所使用的涂料還應(yīng)該起到使激光熔池流平與造渣的作用。 因此，涂料的配方對(duì)于激光工藝的順利實(shí)施以及硬面層組織 與性能的影響至關(guān)重要。 華工激光經(jīng)過(guò)多年的探索， 研究開(kāi)發(fā)出激光淬火與熔凝淬火的系列 吸光涂料， 使各類(lèi)材質(zhì)激光淬火時(shí)淬硬層分布均勻。 特別是激光熔凝淬火涂料中， 添加有吸 光及熔池流平的物質(zhì)，熔凝淬火后淬硬層光滑、平整，只要少量加工，就可以獲得平整的表面。因此，特別適合各種軋輥的激光表面強(qiáng)化處理。應(yīng)用案例華工激光生產(chǎn)的雙懸臂多功能數(shù)控激光加工機(jī)床 該激光加工機(jī)床可以滿(mǎn)足冶金行業(yè)各種型號(hào)軋輥（包括帶鋼軋輥、型材軋輥、棒線(xiàn)材軋 輥等） 不同部位的表面強(qiáng)化與修復(fù)處理。 還可以滿(mǎn)足

8、剪刃、圓盤(pán)鋸、導(dǎo)位等易損件零件的表 面強(qiáng)化與修復(fù)要求。激光熔凝技術(shù)的應(yīng)用激光熔凝激光熔凝又稱(chēng)激光晶粒細(xì)化，它是利用比激光相變硬化更高的激光能量（105w/cm2 ，使金屬表面快速熔化并造成熔化金屬與基體之間很大的溫度梯度，激光移開(kāi)后， 熔化金屬快速凝固， 表面獲得極細(xì)或超細(xì)的組織結(jié)構(gòu)， 表面成分偏析減少， 表 層的缺陷與微裂紋可被熔合，同時(shí)，通過(guò)液態(tài)自淬火快速凝固可形成較深的硬化層。激光熔凝的主要目的是提高硬度和耐磨性能，其應(yīng)用范圍包括：1. 鑄鐵熔凝處理鑄鐵是激光熔凝最理想的材料，處理后可使夾雜物溶解，在熔化區(qū)獲得細(xì)枝晶組織。和微細(xì)的金屬間化合物，從而提高硬度、耐磨、 耐蝕性能。女口 FC2

9、5鑄鐵2kW的CO2激光輻照后， 其表面0.7mm是熔凝層， 表面硬度可達(dá)1000HV 強(qiáng)化層深度約2mm下面列 出幾種鑄鐵熔凝層的硬度及耐磨性。（1）灰口鑄鐵： 具有HV250.硬度的珠光體基體和片狀石墨鑄鐵，經(jīng)激光表面熔凝處理后，組織為含有馬氏體的細(xì)小的白口鑄鐵型凝固組織，硬度為HV80095Q 磨料磨損性能大為提高。（2 ）球墨鑄鐵： 具有HV180硬度的鐵素體基體球墨鑄鐵，經(jīng)激光表面熔化處理后，組織主要為含馬氏體的細(xì)小的白口鑄鐵型凝固組織，硬度為HV400950 ,具有良好的的耐磨性。o1012深度/mm處理?xiàng)l件幾種灰口鑄鐵激光表而處理后組織的磨料磨扌員率対L匕(3 )白口鑄鐵： 具有

10、HV670的白口鑄鐵、經(jīng)激光表面熔凝處理后，組織細(xì)化生成馬氏體相，組織形態(tài)沒(méi)變，硬度提高到HV800以上，且對(duì)抗磨料磨損有良好影響。(4)硅鑄鐵： 含約6.0%Si，約2.5%C的鐵素體基體加片狀石墨鑄鐵，硬度為HV240的硅鑄鐵， 經(jīng)激光溶凝處理后， 得到細(xì)小的凝固組織， 其最高硬度可超過(guò) HV1000 ,耐 磨性得到很大提高。2. 具鋼激光熔凝處理具鋼激光熔凝處理，可使碳化物很快溶解并隨后產(chǎn)生細(xì)小而彌散分布的碳化物，從而提高紅硬性與刀具使用壽命，高速鋼刀具激光熔凝與常規(guī)熱處理后的硬度的比較。處理工藝；刀具先經(jīng)常規(guī)淬火與回火處理，再用釹脈沖激光器進(jìn)行熔凝處理，激光功率為7J光斑直徑為0.4m

11、m凝層深度為500 m織為細(xì)馬氏體，殘余奧氏體，鐵素體及未熔碳化物。3. AI-Si合金激光熔凝處理在汽車(chē)及其相關(guān)工業(yè)中， 鋁硅合金廣泛用作鑄造合金，尤其是AI-13Si和AI-8Si-3Cu ,這些合金通過(guò)硅和初生鋁相的共晶析出得以強(qiáng)化，此時(shí)的初生硅相是粗大的， 通過(guò)熔凝處理可產(chǎn)生細(xì)小的共晶組織，且均勻分布，從而改善了 Al-Si合金性能。二、激光上釉激光上軸又稱(chēng)激光非晶化，由于熔化層的急冷速度高達(dá)106C/S不及形成晶核進(jìn)行結(jié)晶，并抑制了熔體的外延長(zhǎng)大，形成類(lèi)似玻璃狀的非晶態(tài)組織（稱(chēng)之為金屬玻璃）這種材料具有各向同性的力學(xué)性能，如鐵系非晶態(tài)的強(qiáng)度極限可達(dá)到4000MPa,且塑性也好，室溫下

12、可冷壓近30%50% 能多次彎曲1800,對(duì)裂紋等缺陷敏感性很小，此外，金屬材料激光非晶化處理后，表面耐腐蝕， 抗氧化， 耐磨性大為提高。三、激光沖擊硬化激光沖擊硬化是利用高峰值功率密度的激光束和工件材料的相互作用產(chǎn)生的強(qiáng)應(yīng)力波，沖擊金屬表面使其產(chǎn)生塑性變形，提高力學(xué)性能的一項(xiàng)技術(shù)。工藝處理過(guò)程首先是將待沖擊工件部位涂上黑漆，并用石英玻璃薄片貼合在試件待沖擊區(qū)域，以形成透明的保護(hù)層。在激光輻照下，由于瞬間的高溫，黑漆蒸發(fā)為氣體并形成沖擊波，傳入工件內(nèi)部， 其瞬間的壓力峰值可達(dá) *P$%左右， 在高壓力作用下，工件表面產(chǎn)生塑性變形，形成殘余壓應(yīng)力， 表面微觀(guān)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，位錯(cuò)密度增加，從而改變金

13、屬材料表層性能。激光毛化技術(shù)的應(yīng)用激光毛化就是采用高重頻的高能激光束使輥面材料快速熔凝，形成按一定方式排列的直徑為一百微米量級(jí)，深度為幾十微米量級(jí)的微坑。其實(shí)，人們?cè)褂眠^(guò)不同的技術(shù)途徑使 輥面毛化，例如噴丸、電火花等。圖1, 2分別是噴丸毛化板和電火花毛化板的表面形貌。顯然，它們的微坑不是孤立的，其間存在有微溝道，板面在深沖時(shí)，表面潤(rùn)滑油容易被擠壓、流失，板面大變形區(qū)易起皺開(kāi)裂。激光毛化克服了上述缺點(diǎn)： 板面上分布著密度很高而且彼此分立的毛化坑，能有效保存潤(rùn)滑油，猶如在板面覆蓋了一層微小的液體軸承，使板材成型時(shí)材料易于流動(dòng)，不僅能減少起皺開(kāi)裂現(xiàn)象，而且能提高板材深沖成型性能；其次，YAG激光

14、束通過(guò)柔性的光纖導(dǎo)出，并可利用電子技術(shù)方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，可以按照任務(wù)需要實(shí)現(xiàn)各種不同的結(jié)構(gòu)、形貌。由于激光毛化技術(shù)的特殊性，其對(duì)軋輥、冷軋生產(chǎn)、冷軋成品均產(chǎn)生其他毛化方法無(wú)法替代 的積極的影響。1 .激光毛化工藝可顯著提高軋輥使用壽命分析毛化加工原理和軋制工藝，可容易理解 激光毛化軋輥使用壽命的提高主要是通過(guò)以下三個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)的。(1) 表面改性與細(xì)晶強(qiáng)化作用激光毛化時(shí)，輥面作用區(qū)材料由于熔凝速度非?？?加熱速度可達(dá)106109C/s，冷卻速度105C /s，遠(yuǎn)高于水淬)，可以形成超細(xì)晶(深亞微米至納米級(jí))甚至非晶組織，其硬度可超過(guò)HV900( HRC67),遠(yuǎn)高于常規(guī)淬火所能達(dá)到的程度，高

15、硬度的表面組織有利于提高輥面的耐磨損能力。(2) 毛化形貌的耐磨作用激光毛化后，輥面形貌發(fā)生變化，毛化加工形成的微坑和凸包均布于輥面。這種輥面形貌既有利于改善軋制時(shí)輥與板間的摩擦狀態(tài)，又有利于保持良好的潤(rùn)滑條件。均勻分布的微坑還可以起到收集磨粒、防止它們磨損軋輥和擦傷板面的作用。(3) 表面應(yīng)力松馳的韌化作用為了提高其使用壽命，通常要對(duì)冷軋工作輥進(jìn)行表面淬火處理。要求的硬度愈高，由馬氏體相變導(dǎo)致的體積膨脹效果愈嚴(yán)重，產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力也愈大。壓應(yīng)力過(guò)大，容易導(dǎo)致輥面爆裂，反而危害軋輥的使用，因而是有害的。用激光方法毛化這種軋輥，其表層激光輻照區(qū)域的材料由于熔凝時(shí)的熱脹冷縮作用會(huì)產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。X

16、光應(yīng)力測(cè)定結(jié)果表明， 當(dāng)激光輻照區(qū)域(微坑)的密度達(dá)到一定程度時(shí)， 這種均勻分布的拉應(yīng) 力確實(shí)可以有效地松弛軋輥表層中原有的強(qiáng)殘余壓應(yīng)力，從而使軋輥表面得到韌化。激光毛化輥所軋制鋼帶表面粗糙度Ra的變化情況為，軋制初期(約為軋制量的15% ,表面粗糙度下降較快， 以后趨緩，這主要與激光毛化輥表面形貌有關(guān)。在激光毛化輥初用階段，凸起部分的尖峰鈍化得較快，在使用一段時(shí)間以后，凸起部分比較鈍，相應(yīng)激光毛化輥的磨損量減小。而凸起部分尖峰高度以及凸坑形狀等都可以通過(guò)改變毛化工藝加以控制，因而在使用激光毛化輥時(shí)，不會(huì)因粗糙度值變化過(guò)大而使軋制條件發(fā)生較大改變。激光毛化軋輥的使用壽命隨冷軋壓下率、 冷帶材質(zhì)

17、及其硬度的不同而有所不同。 工業(yè)應(yīng) 用表明，冷軋工作輥經(jīng)激光毛化加工后，其使用效果和使用壽命有明顯的提高。在20輥森吉米爾軋機(jī)上用其冷軋低碳鋼板， 激光毛化軋輥的壽命比普通軋輥高 3倍以上；在普通二輥軋機(jī)上用激光毛化軋輥冷軋高強(qiáng)度 (d b800 MPa)65Mn彈簧鋼，其壽命是普通軋輥的 23 倍；用其平整退火低碳軟鋼板，其使用壽命可較普通軋輥提高2倍以上，有的甚至達(dá)到 10倍，這取決于對(duì)產(chǎn)品表面粗糙度的控制范圍。2. 對(duì)冷軋生產(chǎn)的作用毛化輥的應(yīng)用最初是在平整機(jī)上。由于毛化輥增加了軋輥與軋件間的摩擦，有利于防止“打滑”，從而使軋件能均勻變形，獲得力學(xué)性能一致的產(chǎn)品，并使軋件表面獲得所要求的光

18、潔度(粗糙度)。隨著激光毛化技術(shù)的提高，軋輥的耐磨性及軋輥的毛化工效都得到了提高，使軋機(jī)工作輥毛化成為了可能， 對(duì)冷軋生產(chǎn)帶來(lái)了積極作用。(1) 避免軋制時(shí)“粘鋼”“粘鋼”現(xiàn)象常出現(xiàn)在大壓下、高軋速的情況下，特別是生產(chǎn)薄帶時(shí)， 軋件與軋輥的相對(duì)滑動(dòng)，產(chǎn)生局部高溫， 在軋件表面形成不規(guī)則的剝落，影響產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)軋輥與軋件接觸表面摩擦的特征，可分為干摩擦、半干摩擦、吸附潤(rùn)滑摩擦、液體摩擦四種狀態(tài)，產(chǎn)生粘 鋼的原因是因?yàn)樵趬毫庸み^(guò)程中，在輥與鋼帶接觸表面內(nèi)沒(méi)有任何潤(rùn)滑介質(zhì)薄膜存在，而處于直接接觸狀態(tài)產(chǎn)生干摩擦。因此消除粘鋼就是要使軋輥與鋼帶接觸表面上在高速、高壓狀態(tài)下能夠有均勻而良好的潤(rùn)滑層，也

19、就是在帶鋼表面上形成均勻致密的一層油膜。在較高速軋制過(guò)程中，高壓下的金屬質(zhì)點(diǎn)要得到強(qiáng)迫延伸，光輥軋制使其將油膜拉開(kāi)，很難在軋輥與鋼帶接觸面上形成一層油膜，激光毛化輥由于在表面上存在均勻致密的凹坑，這些凹坑起了 “儲(chǔ)油器”的作用，它們將軋制油連續(xù)帶入變形區(qū)，而不會(huì)象光輥軋制那樣把軋制油擠走。激光毛輥輥面密封式的凹坑在軋制中能有效地將潤(rùn)滑油帶入軋制變形區(qū)，起著儲(chǔ)油和冷卻的作用，能明顯改善冷軋的潤(rùn)滑及冷卻條件，有利于材料的流動(dòng)。 軋輥與鋼帶之間始終保持著良好的潤(rùn)滑環(huán)境和冷卻條件，軋輥與鋼帶之間形成一層油膜，油膜中的反作用力還能促使它們?cè)陔x開(kāi)變形區(qū)后迅速分離，避免了粘輥，使得鋼帶表面質(zhì)量得到明顯改善。

20、(2) 提高軋制速度和壓下率由于激光毛化輥改善了潤(rùn)滑條件，避免了 “粘鋼”現(xiàn)象，因而可實(shí)現(xiàn)高速和大壓下軋制。在精密帶生產(chǎn)實(shí)踐中，使用激光毛化輥可提高軋制速度45%左右。同時(shí)，道次壓下量也得到提高，加上軋輥使用壽命的提高，使生產(chǎn)效率得以提高。(3) 減輕軋制“橫紋”“橫紋”是軋制不穩(wěn)定時(shí)，軋輥和軋件產(chǎn)生滑動(dòng)， 在軋件表面產(chǎn)生的振動(dòng)紋痕，當(dāng)軋速較高、壓下量較大、張力較大時(shí)更易出現(xiàn)。而使用激光毛化輥能顯著減輕軋制“橫紋”，改 善表面質(zhì)量。分析認(rèn)為：激光毛化軋輥凸包可以增加軋輥與鋼帶之間的摩擦，使鋼帶與工作輥之間接觸面發(fā)生了變化，從而改善了鋼帶與工作輥之間的接觸條件，減少了軋輥與所軋鋼帶之間的相對(duì)滑動(dòng)

21、。由于激光毛化輥使軋制平穩(wěn)，減少了因軋制振動(dòng)引起的鋼帶表面的橫紋 缺陷。(4) 消除退火產(chǎn)生的“粘連”在生產(chǎn)薄帶(W 0.5mm )時(shí)，由于卷取張力過(guò)大或板型較差，極易在退火時(shí)因局部溫度過(guò)高而使鋼帶產(chǎn)生“粘連”，輕則影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重的會(huì)造成報(bào)廢。 為消除這一缺陷，許多廠(chǎng)家在退火前增加了一道重卷工序，給生產(chǎn)帶來(lái)不便。而在退火前最后道次利用激光毛化輥軋制，改善鋼帶層與層之間的接觸狀態(tài)，可有效地消除退火產(chǎn)生的“粘連”，這在連軋機(jī)組上使用尤為方便。(5) 改善軋件表面質(zhì)量冷軋帶鋼的表面質(zhì)量要求是：冷加工材表面應(yīng)光潔，不允許有裂 紋、分層、折疊、疤痕、銹蝕、劃痕、氧化皮、麻點(diǎn)、起皮、毛刺等影響使用的缺

22、陷存在。當(dāng)用激光毛化輥軋制帶有表面缺陷的鋼帶時(shí)，毛輥與鋼帶表面相接觸， 使得輥面上的凸包在鋼帶表面上形成微坑，即形成毛面，這些微坑將鋼帶表面缺陷分割、細(xì)化、切斷、攤開(kāi)。隨 著軋制的不斷進(jìn)行，此過(guò)程不斷演變，鋼帶表面缺陷則不斷地變小、變淺、變少，直到最后 被部分或完全消除。另外，激光毛輥表面的凹坑還能收集軋制過(guò)程中形成的金屬顆粒，減少鋼帶表面劃傷，改善表面質(zhì)量。實(shí)踐表明，激光毛化軋輥能有效減少軋制過(guò)程中鋼帶表面的 劃傷，提咼產(chǎn)品質(zhì)量，并可以消除半成品鋼帶表面一般性劃傷、壓入等表面缺陷，為挽救廢品，提高成材率提供了一個(gè)新方法。(6) 在普通冷帶軋機(jī)上實(shí)現(xiàn)異步軋制異步軋制的特點(diǎn)是中性點(diǎn)處于上、下輥的

23、不同位置，在大小不等的中性角之間造成摩擦力的反向，其所對(duì)應(yīng)的變形區(qū)就是軋輥對(duì)金屬的“搓軋區(qū)。在搓軋區(qū)中，兩軋輥對(duì)帶鋼的剪切應(yīng)力使摩擦力由變形阻力轉(zhuǎn)化為促進(jìn)帶鋼變形的動(dòng)力。 這種剪切變形條件是常規(guī)同步軋制所沒(méi)有的，它可使軋制力較大幅度降低，也就是說(shuō)，對(duì)同樣的軋機(jī)和軋材而言，異步軋制可獲得更大的壓下量和更好的產(chǎn)品精度。實(shí)驗(yàn)表明，在表面比較粗糙的軋輥上進(jìn)行軋制時(shí)，潤(rùn)滑劑的種類(lèi)對(duì)摩擦因數(shù)沒(méi)有太大影響，而起決定作用的是軋輥表面的粗糙度和壓縮量。在壓縮量一定的情況下，摩擦因數(shù)的改變則取決于彈性和塑性 接觸時(shí)的表面粗糙度。利用激光毛化方法實(shí)現(xiàn)并精確控制輥面粗糙度是能夠利用激光輥實(shí)現(xiàn) 異步軋制的基本條件。 由

24、于激光毛化輥微坑具有的連續(xù)潤(rùn)滑和對(duì)碎屑的搜集作用，使板帶表面劃傷減少。同時(shí)利用的激光毛化輥輥徑和轉(zhuǎn)速相同，只是表面粗糙度不同， 避免了由于不同輥徑或轉(zhuǎn)速所造成的軋機(jī)振動(dòng)，消除了鋼帶表面橫紋。實(shí)驗(yàn)中，道次壓下率達(dá)到50%可提高軋程中總變形量，減少道次數(shù)，有效提高生產(chǎn)效率，同時(shí)板型也得到改善。3. 提高產(chǎn)品使用性能(1)改善深沖性能激光毛化板由于有較低的摩擦系數(shù)和既有良好的潤(rùn)滑能力又易于收集 磨粒的理想微坑，因而具有優(yōu)良的沖壓性能。在相同成型條件下， 具有相同表面粗糙度的薄板中，激光毛化板有最好的沖壓流動(dòng)性。分析認(rèn)為：激光毛化板面微坑溝槽中晶粒的位錯(cuò)密度很高，原滑移線(xiàn)不能開(kāi)動(dòng)， 促使其他晶粒開(kāi)始滑

25、移， 正是板面微坑(塑性變形區(qū))對(duì)滑移的 這種阻塞和彌散作用，延緩了微裂紋的萌生和發(fā)展，從而使板材的延伸率提高。對(duì)同種材料 的噴丸毛化板和激光毛化板的力學(xué)性能測(cè)試表明，激光毛化板的屈服強(qiáng)度降低了67%,拉伸強(qiáng)度提高了 47%，總延伸率提高了 610% ,激光毛化板更有利于沖壓成形。對(duì)SPCC比較(北京吉普車(chē)廠(chǎng)測(cè)試)，激光毛化鋼板屈服強(qiáng)度下降2O30 MPa,抗拉強(qiáng)度提高2IMPa,延伸率提高1C%以上；近年來(lái)，新一代的干電池外殼逐漸改用薄板沖壓而成。這種殼生產(chǎn) 率高、使用效果好，但沖壓難度大，對(duì)鋼板性能的要求苛刻。采用激光毛化技術(shù)開(kāi)發(fā)出電池 殼專(zhuān)用激光毛面帶鋼，其沖壓效果良好。鞍山鋼鐵公司08

26、F激光毛化精密帶鋼(厚0. 24mm)在電池生產(chǎn)中，產(chǎn)品深徑比達(dá)到了4.8。(2) 提高涂裝性能和鮮映度由于激光毛化加工的精確造形作用，激光毛化板表面粗糙度均勻、很少波度，更利于均勻附著涂覆材料，因此其漆面光亮度明顯高于噴丸毛化板。激光毛化的軋輥表面可保留較大的平坦光亮部份(最大可達(dá)60%)，使軋制出的鋼板的板面平坦度高，提高了帶鋼表面的光潔度和涂漆后的鮮映度。在相同粗糙度和相同涂漆工藝的情況下，激光毛化板的映像清晰度一般要比噴丸毛化板高35個(gè)百分點(diǎn)。天津冷軋薄板廠(chǎng)激光毛化板涂鍍性能：磷化膜厚差減小5O%,均勻性好，附著力強(qiáng)；電泳底漆膜厚度提高4O%,偏差下降5O%;面漆光亮度 DOI值提高2

27、4個(gè)點(diǎn)值。(3) 改善抗摩擦性能用低碳鋼板進(jìn)行的平面拉拔摩擦試驗(yàn)結(jié)果表明：無(wú)論是在潤(rùn)滑還是在干摩擦條件下，激光毛面鋼板的摩擦系數(shù)均低于同材質(zhì)噴丸毛面鋼板。干摩擦?xí)r，噴丸毛面板的摩擦系數(shù)隨拉拔速度提高而增加，激光毛面板在同樣條件下的摩擦系數(shù)則略呈下降趨勢(shì)。在潤(rùn)滑條件下，兩種板的摩擦系數(shù)均隨拉拔速度升高而降低，但激光板的下降趨勢(shì)更顯著。這些表明激光板的表面形貌有更好的動(dòng)態(tài)潤(rùn)滑能力。在相同輪廓高度，激光毛面板比噴丸毛面板有更大的承載截面積。這表明，激光毛面板表面凸包比較墩厚圓滑，沖壓時(shí)不易被擦傷產(chǎn)生磨粒，即激光毛面板有更強(qiáng)的抗擦傷能力。而激光毛化鋼板表面的小凹坑互不連通，有利于沖壓成形時(shí)儲(chǔ)油和捕捉金屬碎屑，防止沖壓劃傷，保證沖壓零件表面光整。(4) 新板型的開(kāi)發(fā)。激光毛化鋼板表面粗糙度均勻、排列規(guī)則、形貌可以預(yù)控、重復(fù)性好、粗糙度調(diào)節(jié)范圍大?？梢愿鶕?jù)用戶(hù)需要做特殊設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)新品種，生產(chǎn)出各種汽車(chē)用板、家電用板、輕工用板、防偽板、印花板、造幣板、異面織構(gòu)板、特制花紋板、激光烏澤板等。激光合金化技術(shù)的應(yīng)用激光熔覆與合金化技術(shù)是利用自動(dòng)送粉器將合金粉末同步送到激 光