YAG激光毛化軋輥微坑分布的評價及加工技術(shù)研究.pdf

1、鋼板是應(yīng)用最廣泛的鋼材,其中毛化板因特殊的表面形貌使其具有優(yōu)良的沖壓性能和涂鍍性能,是汽車工業(yè)、家電產(chǎn)業(yè)等行業(yè)的重要原料。毛化板由毛化軋輥復(fù)制而來。軋輥毛化技術(shù)就是對磨光軋輥進(jìn)行毛化,使其表面具有特殊形貌的技術(shù),它是生產(chǎn)毛化板的必備技術(shù)。目前工業(yè)上得到規(guī)模化推廣應(yīng)用的比較先進(jìn)的軋輥毛化技術(shù)是電火花毛化和激光毛化。
　　激光毛化板因其微坑彼此孤立的特殊形貌使其具有比電火花毛化板更優(yōu)良的沖壓和涂鍍性能。然而,傳統(tǒng)的激光毛化因微坑是一維

2、可控的規(guī)則分布,使激光毛化板的延伸率和外觀質(zhì)量等方面的各向均勻性不如電火花毛化板,影響了綜合性能。毛化軋輥較理想的微坑分布形式是近似各向均勻的無規(guī)則分布。
　　本課題的研究目的就是通過研究YAG激光毛化軋輥近似各向均勻無規(guī)則分布微坑的加工技術(shù)克服或改善現(xiàn)有激光毛化技術(shù)的缺點,提高激光毛化板的綜合性能。
　　為了研究表面粗糙度分布的均勻性,本文首先提出了一種表面粗糙度分布的評價方法。提出了三維幅度參數(shù)SRa(區(qū)域方向性算術(shù)平均

3、偏差)、SRq(區(qū)域方向性均方根偏差)、SRsk(區(qū)域方向性偏斜度)、SRku(區(qū)域方向性陡度),建立了相應(yīng)的區(qū)域評價指標(biāo)、方向評價指標(biāo)和整體評價指標(biāo),為研究表面粗糙度與評價區(qū)域、評價方向的定量關(guān)系提供了一種依據(jù),為評價幅度參數(shù)相對區(qū)域、方向和整體的分布提供了一種標(biāo)準(zhǔn)。區(qū)域變異系數(shù)最小可作為單一評價方向幅度參數(shù)分布的區(qū)域均勻性評價標(biāo)準(zhǔn);方向變異系數(shù)最小可作為單一評價區(qū)域幅度參數(shù)分布的方向均勻性評價標(biāo)準(zhǔn);整體變異系數(shù)最小可作為所有評價區(qū)域

4、的所有評價方向的幅度參數(shù)分布的整體均勻性評價標(biāo)準(zhǔn)。
　　依據(jù)方向均勻性評價標(biāo)準(zhǔn)研究了近似各向均勻無規(guī)則分布微坑圖像設(shè)計方法。提出了規(guī)則圖形排列區(qū)域置亂(包括正方形網(wǎng)格排列區(qū)域置亂、正方形交錯排列區(qū)域置亂和正六邊形排列區(qū)域置亂)、最小間距與最小間距區(qū)域置亂等近似各向均勻無規(guī)則分布微坑圖像設(shè)計方法,獲得了相應(yīng)的微坑圖像,為在軋輥表面加工多種近似各向均勻無規(guī)則分布微坑提供了原始數(shù)據(jù)。
　　研究了二維可控?zé)o規(guī)則分布微坑的加工方法。提

5、出了局部位移法(包括無規(guī)則延時法和無規(guī)則偏轉(zhuǎn)法)與圖像法(包括開關(guān)法、位移法、開關(guān)位移法和開關(guān)延時法)等二維可控?zé)o規(guī)則分布微坑加工方法,為在軋輥表面高效加工多種近似各向均勻無規(guī)則分布微坑提供了合適的技術(shù)手段。
　　最后,本文研制了基于二維可控?zé)o規(guī)則分布微坑加工方法的YAG激光毛化軋輥加工系統(tǒng),開展了YAG激光毛化技術(shù)的應(yīng)用研究。將多種近似各向均勻無規(guī)則分布微坑圖像成功加工在軋輥表面,實現(xiàn)了預(yù)期的目的;將YAG激光毛化技術(shù)成功應(yīng)用于

6、陶瓷網(wǎng)紋輥的激光雕刻,填補(bǔ)了國內(nèi)空白;還將YAG激光毛化技術(shù)成功應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)缸套內(nèi)壁激光微造形。與機(jī)械珩磨相比,激光刻蝕在降低摩擦系數(shù)、減少磨損量方面效果顯著。
　　本文提出的表面粗糙度區(qū)域方向性幅度參數(shù)及其評價指標(biāo)具有通用性,可用于一般表面粗糙度分布的研究。
　　國家重點科技攻關(guān)項目——“冷軋薄鋼板激光毛化”的主要目標(biāo)是開發(fā)汽車外覆件用激光毛化板,要解決的一個重要問題是提高激光毛化板的各向均勻性,關(guān)鍵之一是提高激光毛化板微