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問多

2008-12-01 10:12

激光技術(shù)在冶金行業(yè)中的應用

目前我國鋼鐵行業(yè)處于主導地位得典型冷軋工藝路線是：轉(zhuǎn)爐冶煉-爐外精煉-初軋開坯-熱連軋-酸洗-冷軋-退火-平整-鍍鋅(錫)-成產(chǎn)品。在此典型的冷軋工藝中，帶材焊接設備必不可少。在運行過程中，先行鋼帶與后行鋼帶必需進行焊接，才能保證生產(chǎn)線的連續(xù)作業(yè)。硅鋼板帶在線運行時，需經(jīng)多次“S”型彎曲變形和承受一定的運行張力，從而對焊縫的性能和質(zhì)量有很高要求。

　　激光毛化冷軋輥技術(shù)

　　激光毛化冷軋輥技術(shù)是八十年代在世界上才發(fā)展起來的生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)冷軋薄鋼板新技術(shù)。由于激光毛化技術(shù)在加工方法上、在提高成型性能和涂鍍后光亮度以及綜合生產(chǎn)成本方面都比其它毛化方法具有更大優(yōu)越性，因此激光毛化技術(shù)一問世便受到鋼鐵企業(yè)和使用部門的高度重視，優(yōu)質(zhì)冷軋薄板和薄帶不僅需要優(yōu)良的材質(zhì)，而且對薄板表面質(zhì)量(如表面粗糙度和形貌)有嚴格的要求，才能確保薄板優(yōu)良的成形性能和表面涂鍍性能。激光毛化汽車板由于涂漆后反射映像光澤度高，在國外被稱為“鏡面鋼板”，是生產(chǎn)高級轎車面板的優(yōu)質(zhì)板材。因此，激光毛化冷軋薄板(帶)是汽車、家電、電子和輕工業(yè)生產(chǎn)需求的重要原材料。

　　激光毛化技術(shù)基本原理

　　其特點是利用經(jīng)過特殊調(diào)制的高能量密度(104~106W/cm2)、高重復頻率(每秒數(shù)千至上萬)的脈沖激光束在聚焦后入射到軋輥表面實施預熱和強化，在聚焦點處軋輥表面形成微小溶池，同時由側(cè)吹裝置對微小溶池施以設定壓力、流量、方向的輔助氣體，使溶池中的溶融物按指定要求盡量堆積到溶池邊緣形成圓弧形凸臺。這些預熱區(qū)、微坑、凸臺在軋輥自導熱的作用下迅速冷卻形成硬度強化區(qū)。然后在薄板軋制或平整過程中，軋輥表面上的凸臺在板面上再形成若干變形硬化質(zhì)點(微坑)，以形成激光毛化板。這種新型表面結(jié)構(gòu)是在不降低原材質(zhì)表面韌性的情況下，由無數(shù)微小均布的強化點對表面實行針軋，從而在輥、板表面實現(xiàn)剛?cè)岵谋砻娼Y(jié)構(gòu)。這種表面結(jié)構(gòu)的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下方面：

　　1) 激光毛化在軋輥表面形成均勻分布的圓弧形凸臺，其硬度、強度都明顯高于其它毛化方式。并能有效的避免軋輥殘余應力集中、韌性降低等現(xiàn)象，延長軋輥使用壽命。

　　2) 在軋制過程中，改善輥與板間摩擦(增加摩擦力)和接觸條件以有利于軋制工藝順利進行(可增大軋機壓下量和軋制速度)，減少擦傷和粘連，改善板型，提高板面質(zhì)量。

　　3) 在板材成型過程中，板面微坑有儲油和冷卻作用，改善板與磨具間的摩擦和接觸條件(減小摩擦、增加潤滑)，以利于材料流動，使成型工藝易于進行。同時，板面微坑可容納成型過程中產(chǎn)生的金屬屑，減少成型表明劃傷，提高工件質(zhì)量。可增強板面對涂層的附著力和提高成形件表面涂漆光亮度，增加產(chǎn)品的附加值。

　　激光表面熱處理技術(shù)簡介

　　激光熱處理是快速表面局部淬火工藝的一種高新技術(shù)。這種方法主要用于強化零件的表面，可以提高金屬材料及零件的表面硬度、耐磨性、耐蝕性以及強度和高溫性能;同時可使零件心部仍保持較好的韌性，使零件的機械性能具有耐磨性好、沖擊韌性高、疲勞強度高的特點。運用激光熱處理技術(shù)可以大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量，成倍延長產(chǎn)品的使用壽命，具有顯著的經(jīng)濟效益，已廣泛應用于汽車、冶金、軍工、船舶、石化、模具、輕工等行業(yè)。

　　激光與材料相互作用的物理過程中會發(fā)生的幾個效應：

　　能量轉(zhuǎn)換效應

　　物態(tài)變化效應

　　表面效應

　　內(nèi)部效應