用于运动钢带的液体辅助激光纹理化的方法和装置制造方法及图纸

技术编号:20928230 阅读:19 留言:0更新日期:2019-04-20 12:19
本发明专利技术涉及一种用于运动钢带(3)的纹理化的方法和装置,其中,纹理通过指向运动钢带(3)表面的单个激光束或多个激光束经烧蚀而施加至运动钢带(3)的表面上,且液体(2)在运动钢带(3)的、覆盖单个激光束或多个激光束在该运动钢带(3)上的工作区域的表面区域上面供给至运动钢带(3)上。

Method and device for liquid-assisted laser texturing of moving steel strips

The present invention relates to a method and device for texturing a moving steel strip (3), in which the texture is applied to the surface of the moving steel strip (3) by ablation of a single laser beam or multiple laser beams pointing to the surface of the moving steel strip (3), and the liquid (2) is supplied on the surface area of the working area of the moving steel strip (3) covered by a single laser beam or multiple laser beams. To the moving steel strip (3).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于运动钢带的液体辅助激光纹理化的方法和装置
本专利技术涉及一种用于运动钢带的激光纹理化的方法以及一种用于激光纹理化运动钢带的装置。
技术介绍
在(涂敷)钢带的精加工中,对钢带进行平整和/或回火轧制。通过平整,控制带材的形状和形式,且通过回火轧制,钢带的机械性能通过延长带材和通过使得钢中的晶粒沿轧制方向定向而提高。还有,它涉及外观、表面纹理和表面功能(功能性),带材的表面质量提高。通过回火轧制步骤,纹理可以从工作辊转移到带材的表面上,以便获得钢带的特定功能,例如但不局限于外观、更好的涂料粘附性、摩擦性能和改进的成形特性。钢带的纹理化是根据最终用户的需要来完成,例如在汽车工业中的最终用户。为了将纹理施加至钢带上,至少一个与钢带接触的回火工作辊提供有在辊表面上的特定纹理,这样,当通过回火轧机时,在该辊表面上的印模转移至钢带表面上。由于在纹理转印辊上的纹理磨损和/或阻塞,因此所需的纹理必须经常更新或再次施加。为了使得纹理转移辊表面纹理化,可以使用多种技术,但是即使通过施加更耐久的纹理,主要缺点是它们都有特定但有限的维持时间。随着高强度钢在广泛产品范围内的应用越来越多,这成为甚至更大的缺点。另一缺点是,为了施加不同的纹理,必须改变纹理转移辊,从而导致时间损失以及因此的生产损失。另外,当在带材上在不同位置需要不同的纹理时(不管是在辊宽度内、在辊周长的外部还是在钢带的顶部或底部),这都不能通过传统的单机架轧机来实现。作为替代方案,纹理能够通过激光纹理化来施加,其中,纹理优选是当钢带沿着处理线运动时施加在钢带中。通过激光纹理化,纹理通过从钢带上烧蚀材料来施加,而不是在钢带中压印纹理。随着材料从钢带上烧蚀,需要从带材上除去烧蚀的材料,以便保持带材清洁,并因此防止由于在钢带表面上存在烧蚀材料而引起的、对施加纹理的干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于激光纹理化高速运动钢带的表面的方法。本专利技术的目的是提供一种用于激光纹理化运动钢带表面的方法,其中,纹理化碎屑从表面除去。本专利技术的另一目的是提供一种用于激光纹理化运动钢带表面的方法,该方法提供清洁的纹理表面。本专利技术的另一目的是提供一种用于激光纹理化运动钢带表面的方法,用于高生产率的激光纹理化。本专利技术的另一目的是提供一种用于激光纹理化运动钢带表面的方法,该方法能够很容易地应用,且成本低。本专利技术的另一目的是提供一种适用于工业用途的装置,以便应用用于激光纹理化运动钢带表面的方法。根据本专利技术的第一方面,本专利技术的一个或多个目的通过提供一种用于纹理化运动钢带的方法来实现,其中,纹理通过指向运动钢带表面的单个激光束或多个激光束经烧蚀而施加至运动钢带的表面上,其中,液体在运动钢带的、覆盖单个激光束或多个激光束在该运动钢带上的工作区域的表面区域上面供给至运动钢带上。该激光束或多个激光束的“工作区域”的意思是运动钢带的这种区域,该激光束或多个激光束通过该激光束或多个激光束的控制装置而控制成在该区域上工作。为了能够将纹理图案施加在运动的钢上,将使用一个激光束或多个激光束,该激光束或多个激光束能够是脉冲激光束或连续波激光束,该脉冲激光束或连续波激光束改变带钢表面。在使用脉冲激光源的情况下,优选是使用纳秒、微微秒或毫微微秒时段的脉冲持续时间,以便获得在微米范围内的良好确定的纹理,而不会使得带材或涂层的其余部分受到热影响,或者至少没有明显的热影响。术语“钢带”应当意思是“钢带”和“涂敷钢带”。带材表面使用非接触方法来纹理化,在本例中,该非接触方法是通过电磁辐射,更特别是通过激光。除了激光纹理化之外,其它能量束也可以用于纹理化,特别是通过电子束或离子束。在通过电子束或离子束来纹理化的情况下,需要真空来施加纹理,这与根据本专利技术的方法相比需要附加的措施。单个激光束足以在运动钢带上施加纹理图案,不过当不同纹理图案彼此并排时或当必须向较宽钢带提供纹理图案时,优选是有多于一个可用的激光束。为此,将多个激光束分成多组,各组有单个激光束或多个激光束,分别控制这些组。通过多个激光束,将能够和/或更容易地控制激光束,以便提供具有纹理图案的较宽带材,或者当不同的纹理图案必须彼此相邻地施加在运动钢带上时。通过在运动钢带上在该激光束或多个激光束的至少工作区域上面提供液体,通过纹理化而从运动钢带上烧蚀的材料将悬浮在液体中。优点是烧蚀的材料几乎直接从纹理化的点上除去,从而形成清洁的纹理表面,而没有烧蚀的残留物在纹理化的点附近粘附在钢带上。还发现,由于除去了烧蚀材料,因此与没有首先在运动钢带表面上施加液体的情况相比能够更快地施加纹理。为了在应该提供纹理的整个钢带表面上面有相同的条件,液体在运动钢带的宽度上提供为至少等于要施加纹理的钢带表面区域的宽度。已经发现烧蚀速率取决于液体施加在运动钢带上的厚度。为了获得足够的效果,液体层的厚度不低于0.1毫米。可加工的最大厚度为大约10mm。为此,该方法提供为使得液体形成预定厚度的液体膜。还发现,在液体膜厚度为1-5mm的范围内时,烧蚀速率恒定或几乎恒定。这提供了还一优点,即只要这些厚度变化小于4mm,就不需要对于厚度变化的不同钢带调节液体膜的厚度。这将覆盖较大范围的不同厚度的钢带。根据本专利技术方法的还一方面,供给液体的厚度通过在运动钢带和引导装置之间引导液体来控制,该引导装置相对于运动钢带表面提供在一定距离处。这些引导装置有在该激光束或多个激光束的工作区域上延伸的平表面区域,并由对于使用的激光透明的材料来制成。硬化玻璃或透明塑料材料是合适的引导装置。根据本专利技术的还一方面,在引导装置和运动钢带表面之间的距离进行控制。通过控制液体膜的厚度,引导装置还防止在液体膜表面上形成任何涟漪。这很重要,因为即使具有纹波的液体膜的厚度在1-5mm的范围内,也将由于折射变化(由于相对于液体膜表面的入射角变化)而导致激光束的偏离。根据本专利技术的另一实施例,液体通过喷射来供给,且层厚度通过根据运动钢带的速度来控制喷射量而进行控制。其中,在前面的实施例中,需要提供至少足够量的液体来填充在运动钢带和用于液体的引导装置之间的空间,而在该实施例中,重要的是不提供太多的液体。为此,液体通过足够数量的喷嘴而喷射在运动钢带上,以便均匀地覆盖运动钢带的、必须纹理化的区域。需要时,液体以两个或更多的堆叠层而供给至运动钢带上。通过由沿下游方向的两个或更多系列的喷嘴来施加液体膜,多个薄液体膜层进行堆垛,以便获得足够用于该目的的厚度。通过喷射一个或多个薄层,液体将均匀地分布在运动钢带的表面区域上,并将产生在该激光束或多个激光束的工作区域上面足够恒定的厚度。通过喷射而施加的液体膜的厚度小于1-5mm的液体膜厚度(如优选是在前面实施例的运动钢带和引导装置之间施加)。已经发现,液体膜的可加工厚度范围在0.1mm的临界最小厚度和如前面实施例中使用的范围的开始厚度的范围内。已经发现,用于喷射液体膜的优选厚度范围为大约0.5-1mm。根据本专利技术的还一实施例,运动钢带引导通过具有液体的容器,其中,单个激光束或多个激光束的聚焦光学器件浸没在液体中并在离运动钢带的表面预定距离处。在该实施例中使用的容器例如是具有用于运动钢带的进口和出口狭槽的密闭容器,其中,狭槽设计成防止液体或过多液体从容器中损失。替代方案是使用具有开口顶侧的容器,其中,钢带通过引导本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于运动钢带的纹理化的方法,其中,纹理通过指向运动钢带表面的单个激光束或多个激光束经烧蚀而施加至运动钢带的表面上,其特征在于,液体在运动钢带的、覆盖单个激光束或多个激光束在该运动钢带上的工作区域的表面区域上面供给至运动钢带上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.23 EP 16190467.71.一种用于运动钢带的纹理化的方法,其中,纹理通过指向运动钢带表面的单个激光束或多个激光束经烧蚀而施加至运动钢带的表面上,其特征在于,液体在运动钢带的、覆盖单个激光束或多个激光束在该运动钢带上的工作区域的表面区域上面供给至运动钢带上。2.根据权利要求1所述的方法,其中:供给的液体形成预定厚度的液体膜。3.根据权利要求1或2所述的方法,其中:通过在运动钢带和引导装置之间引导液体来控制供给的液体的厚度,该引导装置相对于运动钢带的表面提供在一定距离处。4.根据权利要求3所述的方法,其中:控制在引导装置和运动钢带的表面之间的距离。5.根据权利要求1或2所述的方法,其中:液体通过喷射来供给,且层厚度通过根据运动钢带的速度来控制喷射量而进行控制。6.根据权利要求5所述的方法,其中:液体供给至运动钢带上成两个或更多的堆叠层。7.根据权利要求1或2所述的方法,其中:引导运动钢带通过具有液体的容器,单个激光束或多个激光束的聚焦光学器件浸没在液体中并在离运动钢带的表面预定距离处。8.根据前述任意一项权利要求所述的方法,其中:液体膜的厚度在0.1-10mm的范围内。9.根据前述任意一项权利要求所述的方法,其中:运动钢带的线速度在0.5m/s至15m/s并包括15m/s的范围内,优选是在1m/s至5m/s的范围内。10.根据前述任意一项权利要求所述的方法,其中:单个激光束或多个激光束是脉冲激光束,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:D·T·A·马修G·R·B·E·罗默R·哈格梅耶H·穆斯塔法
申请(专利权)人:塔塔钢铁荷兰科技有限责任公司
类型:发明
国别省市:荷兰,NL

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