[发明专利]一种实现毛化点均匀随机分布的激光毛化方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面处理领域中的激光毛化技术，更具体地涉及到一种实现毛化点均匀随机分布的激光毛化方法。

背景技术

通常，钢板表面需要有特定的表面毛化形貌，以便在冲压时其表面微坑能储存润滑油减少摩擦，在涂装时能够增强涂层的附着力同时又具有较好的涂装效果。而钢板表面上的粗糙度主要通过在轧制时从辊面复印而来，因此需要轧辊表面具有特定的表面毛化形貌。

激光毛化技术是将高能量、高重复频率的脉冲激光束聚焦在轧辊表面，使轧辊表面材料被迅速加热并发生熔化或汽化，在轧辊表面形成毛化凹坑或带凸台的毛化凹坑，最终在轧辊表面形成大量的毛化微坑(毛化点)，使得轧辊表面具有特定的表面毛化形貌。

近年来随着激光技术的快速发展，再加上激光毛化技术具有的设备投资较少、运营成本低、清洁环保等优点，已经有越来越多的钢铁厂开始采用激光毛化技术。但由于激光毛化技术的特点，其毛化坑是通过轧辊的旋转和激光毛化头的横向移动来一个个形成的，因此不可避免的使得毛化点在轧辊表面上是沿着毛化头在辊面扫描轨迹的螺旋线有规律分布的，所造成的缺陷就是，在放大镜下，可以很明显的观察到沿轧辊圆周方向上形成的条纹，而由于条纹之间的相互干涉，在肉眼下又容易产生“莫尔条纹”、“斜纹”等缺陷。由于一直以来未能完全克服毛化点有序分布的问题，因此使得激光毛化钢板形貌具有方向性，影响其冲压涂装效果，使得激光毛化技术一直以来都未能在对表面质量要求较高的产品上(如汽车外板)得到应用。

专利CN 2853263 Y及专利CN 100475412 C分别公开了一种用于加工辊类表面圆周无规则毛化点的激光加工设备和一种圆周无规则毛化点的辊类表面毛化激光加工系统及方法，其通过伪随机延时装置使每次向辊类工件表面发射的激光输出信号在规定的时间范围内产生随机的延时，实现了毛化点在轧辊圆周方向上的可控随机。其主要缺陷是毛化点仅实现了沿圆周方向一定程度的随机分布，毛化点分布仍然具有比较明显的方向性。

专利CN 100462180 C公开了一种无规则偏转毛化点的辊类表面毛化激光加工系统及方法，通过在激光路径上增加一个伪随机信号控制的振镜，使每次向辊类工件表面发射的激光输出信号在规定的空间范围内产生随机的偏转，从而实现激光毛化点在局部网格区域内的可控随机。其主要缺陷是毛化点仍然为紧密排列结构，具有比较明显的网格分布特征，此外，其毛化效率还受振镜响应频率限制，毛化效率低。

专利CN 202877731 U公开了一种聚焦光点可控偏摆的激光毛化加工装置，通过在现有的激光毛化设备上增加一个压电陶瓷偏转系统，从而实现激光束的可控偏摆，使得毛化点在局部范围内的分布无序。其主要缺陷未对激光脉冲源和偏转系统进行同步控制，仅实现了毛化点在轧辊轴向方向上的偏摆，毛化点的分布仍然具有一定的规律性。

综上所述，虽然众多专家学者在激光毛化点随机分布上做了大量工作，但仍未能完全解决激光毛化点的随机分布问题。此外，由于激光毛化是逐点毛化的，在毛化面积较大且单位面积毛化点密度要求较高时，毛化时间会很长，而由于不能完全实现毛化点的随机分布的问题，使得在使用多毛化头进行毛化时，各毛化头形成的毛化点之间容易出现重叠干涉，进而产生表面质量缺陷，导致激光毛化技术无法像电火花毛化一样使用多个毛化头毛化，限制了激光毛化效率的提升。

发明内容

本发明的目的是针对目前激光毛化技术所存在的表面形貌具有方向性的问题和毛化效率偏低的缺点，提出一种实现毛化点均匀随机分布的激光毛化方法，它可以有效的解决了激光毛化的有序性的问题，并可以使用多毛化头毛化来解决毛化效率偏低的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种实现毛化点均匀随机分布的激光毛化方法，其包括如下步骤：

S1：使至少一个激光毛化头与基体保持相对运动；

S2：对每个激光脉冲进行随机延时和随机偏转，使每个激光脉冲沿扫描轨迹在基体表面一定局部范围内形成一个随机分布的表面毛化点；

S3：控制毛化头与基体材料的相对运动关系，每个毛化头在基体表面形成稀疏分布的毛化点阵；

S4：重复每个激光毛化头的激光毛化操作至少一个道次。

所述的激光毛化头可发出经聚焦后的激光，其焦点落在基体材料上，在激光能量的作用下，基体材料发生熔化或汽化，从而造成基体材料表面轮廓的微观不平，形成激光毛化点。