[发明专利]用于通过激光剥除使辊结构化的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于通过激光剥除来对辊(22)进行结构化的装置(20)，其具有：辊容纳设备，其设置用于容纳待结构化的辊(22)；激光源(24)，其设置用于产生一系列激光脉冲；以及光学系统(26)，其设置用于，将从激光源(24)产生的激光脉冲对准到容纳在辊容纳设备中的辊(22)的表面上，其中光学系统(26)包括光学元件(28)，其设置为修改激光脉冲的空间上的强度图形并且扩大通过激光脉冲在辊(22)的表面上照射的加工场(42、44、48、50)。此外本发明还涉及到一种用于通过激光剥除使辊(22)结构化的方法，其中以光学系统(26)将激光脉冲对准到待结构化的辊(22)的表面上，从而在通过激光脉冲照射的加工场(42、44、48、50)中通过激光剥除将辊(22)结构化，其中以光学元件(28)、特别是衍射的光学元件或用于光的空间调制器来更改激光脉冲的空间上的强度图形并且通过激光脉冲在辊(22)的表面上照射的加工场(42、44、48、50)根据最大平均功率P_m来放大和/或适应于得出理想的剥除注量Φ_o。

技术领域

本发明涉及一种用于通过激光剥除来对辊进行结构化的装置，该装置具有：辊容纳设备，其设置用于容纳待结构化的辊；激光源，其设置用于产生一系列激光脉冲；以及光学系统，其设置用于将从激光源产生的激光脉冲对准到容纳在辊容纳设备中的辊的表面上。此外，本发明还涉及到一种用于通过激光剥除、特别是通过使用前述的装置来对辊进行结构化的方法，其中以光学系统来将激光脉冲对准到待结构化的辊的表面上，从而在通过激光脉冲照射的加工场中通过激光剥除将辊结构化。

背景技术

为了制造例如像是具有结构化(纹理化的)表面的钢板这样的扁平制品，在现有技术中使用到了所谓的修整辊，这些修整辊具有结构化的表面。这些结构化的表面在轧制品上滚轧过程中产生传递，从而在轧制品上产生相应的表面结构化。

为了给像是前述的修整辊这样的辊配设适合的表面结构，现有技术中已知不同的方法。这些方法总体上分为用于制造确定性的表面结构的方法以及用于制造随机的表面结构的方法。

为了制造随机的表面结构尤其使用到喷丸法(Shot-Blast-Verfahren)，其中将由硬铸物组成的、有棱角的钢粒抛掷到旋转中的辊的待结构化的辊表面上。这样得到的粗糙结构与类似山形的、相互过渡的、塑料的单一变形处的随机分布相应。然而由于过程参数的过大的分散范围，这种喷丸法的可再现性是不足够的。

用于以随机的表面结构来制造结构化的薄板的另一方法从发表物“Stahl undEisen(钢和铁)”118(1998)编号.3，第75-80页中已知。在此，用于薄板结构化的辊在封闭的反应系统中以耐磨的铬-多层系统覆层。铬-多层系统的粗糙结构的特征在于不同大小的半球的相对均匀的随机分布，其在修整时以相应的拱顶的形状传递到薄板上。

用于制造具有随机的表面结构的结构化的扁平制品、特别是薄板的另一中方法从EP 2 006 037 B1中已知。在此，用于薄板结构化的辊借助于电火花结构化(ElectroDischarge Texturing,EDT)而结构化。在该方法中，通过电火花来使辊表面粗糙化。这通过使工作辊在一个槽内引导经过侧向摆动的电极而实现，介电质(例如油)位于该槽内。在电极与辊之间短暂地、可能周期性地在电机与辊之间施加既定的电压。在此，由电解质构成的电荷载体(离子)通过电火花通道出来加速向辊表面并产生凹处。在这种类型的辊结构化中，辊的转动用作快速的偏转轴。确定性的结构化不能借助于这类EDT设备实现，因为这涉及到的是一种随机的电火花工艺。

从CN 101642778 B中已知另一种用于使辊表面结构化的方法。

从DE 10 2012 017703 A1的现有技术中已知一种方法，通过该方法能够确定性地使修整辊结构化。在此借助于脉冲的激光射线在修整辊上制造期望的结构。针对该目的使聚焦的激光束移动经过转动的辊，该激光束在表面上的直径与结构尺寸相应。辊的转动在此通常是快速的偏转轴和激光射线横向移动，即，在辊轴方向上的运动、缓慢的偏转轴，从而使激光束几乎螺旋状地扫描辊表面。