将针布钢丝进行激光硬化的方法技术

本发明专利技术涉及将针布钢丝(10)的待硬化区域(A)进行激光束硬化的方法。在此，针布钢丝(10)沿着传送方向移动通过工作空间(26)。通过连续或不连续地引入保护气体(G)，在工作空间(26)中生成保护气体气氛。在工作空间(26)中形成激光束场(27)，针布钢丝(10)的待硬化区域(A)移动通过该激光束场。在此，待硬化区域(A)被加热。离开激光束场(27)后，待硬化区域(A)冷却并通过经受该温度分布进行硬化。在工作空间(26)的保护气体气氛中的硬化防止氧化物层(氧化皮)和退火色的形成。皮)和退火色的形成。皮)和退火色的形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将针布钢丝进行激光硬化的方法
[0001]本专利技术涉及将针布钢丝的待硬化区域进行激光硬化的方法。
[0002]例如，从US 4，924，062 A中已知激光硬化的方法。在那里，激光束通过开口被引导到工作空间中，针布钢丝沿着传送方向移动通过该工作空间。沿着传送方向在工作空间之前，针布钢丝通过燃气燃烧器进行预热。沿着传送方向在工作空间之后，针布钢丝通过喷嘴冷却。工作空间在其内侧具有球扇形形状，以使得被针布钢丝反射的激光可以在工作空间的内侧反射回到针布钢丝上。通过这种方式，可以将激光引导到针布钢丝的两个相反侧上。
[0003]CH 670455A5中也描述了将针布钢丝进行激光硬化的方法。
[0004]DE 10 2014 106 574 A1描述了通过感应加热和随后用冷却介质冷却来将针布钢丝进行硬化。在该印刷文献中，激光硬化被认为是不利的，因为由于激光束的能量可能会发生局部过热。从JP 2909774 B2中还已知针布钢丝的感应硬化。
[0005]DE 2018793描述了通过电子束将工件或工具(例如带锯)硬化的方法，其中电子束能量与待硬化区域的形状和/或位置适配。
[0006]从DE 10 2006 030 418 A1已知使用激光器进行激光束切割。通过这种方式，例如可以从工件上切出针布钢丝的轮廓。
[0007]所述针布钢丝具有基部区段，针布钢丝通过该基部区段卷绕在罗拉上。具有近似三角形轮廓的齿从该基部区段突出。沿着针布钢丝或基部区段的延伸方向，两个直接相邻的齿通过空隙彼此间隔开。
[0008]在梳理过程中，纺织纤维通过卷绕在罗拉上的针布钢丝拾取，并在针布钢丝的相邻螺纹之间的间隙中沿着围绕罗拉的圆周方向取向。针布钢丝的齿在此被设置成拾取纺织纤维并将其保留直至释放。因此，希望赋予这些齿足够的硬度，以使得不会由于与纺织纤维的摩擦而发生过度磨损。针布钢丝的基部区段又必须能够围绕罗拉卷绕并且应该具有相应的弹性。因此，当制造用于全钢针布的针布钢丝时，也希望针布钢丝在不同区域中具有不同的硬度。
[0009]因此，针布钢丝的每个齿的至少一个待硬化区域应被硬化，而基部区段具有比待硬化区域低的硬度。在此，已硬化部分和未硬化部分之间形成过渡区。在过渡区中，针布钢丝具有不精确限定的硬度，因此这可能是针布钢丝或针布钢丝的每个齿的弱点。另一个缺点还是，由于加热会形成金属氧化物层(氧化皮)。此时通常需要在进一步的过程中再次去除氧化铁层。
[0010]因此，本专利技术的一个目的可以被视为提供可用于通过节省空间的装置并在避免氧化皮形成的情况下将针布钢丝有效硬化的方法。
[0011]该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现。
[0012]根据本专利技术，在针布钢丝的待硬化区段中使用激光来将针布钢丝进行硬化。针布钢丝具有连续的基部区段，齿从该基部区段突出。如果基部区段沿着延伸方向线性延伸，则齿平行于公共平面取向并且沿着延伸方向上彼此布置成一排。该方法包括以下步骤：
[0013]在工作空间中，在至少一个工作平面中生成至少一个激光束场。优选地，在单个工作平面中生成恰好一个激光束场，或在第一工作平面中生成第一激光束场并在第二工作平
面中生成第二激光束场。工作平面在此彼此间隔一定距离布置。激光束场可以由连续激光束的截面形成。激光束场的轮廓可以变化，并且例如可以是多边形，特别是矩形的。有利地，激光束场具有至少一个，优选四个笔直延伸的外边缘。激光的强度或激光束场的能量密度在每个笔直的外边缘处发生突然变化。斜度m描述了激光束场的外边缘处的激光强度的梯度并且可以例如如下确定：
[0014][0015]其中m：强度变化的斜度；
[0016]激光束场强度I的平均值；
[0017]w：平均强度的50％时垂直于笔直的外边缘的激光束场宽度；
[0018]xl：平均强度的10％时垂直于笔直的外边缘的激光束场的半宽度；
[0019]x2：平均强度的90％时垂直于笔直的外边缘的激光束场的半宽度。
[0020]斜度优选大于5，特别是大于7，更优选大于8。
[0021]将保护气体引入工作空间。保护气体可以连续或不连续地引入。通过这种方式，可以在工作空间中生成保护气体气氛。例如，氮气和/或氩气和/或其它惰性气体可以用作保护气体。以此方式，在工作空间中生成惰性和/或反应惰性的气氛。
[0022]沿着传送方向，特别是沿着该针布钢丝的延伸方向，将针布钢丝传送到工作空间中。针布钢丝的每个齿的待硬化区段在此优选地相对于工作空间内的激光的传播方向而言倾斜或垂角地取向。针布钢丝以这样的方式被传送，以使得每个待硬化区段沿着所述至少一个激光束场移动或移动通过所述至少一个激光束场。每个待硬化区域具有至少一个外表面，其在待硬化区域移动通过所属的所述至少一个激光束场时沿着各自的工作平面移动。例如，可以在单个工作平面中生成单个激光束场，其中每个待硬化区域的外表面沿着工作平面移动通过激光束场。还可以在两个工作平面中生成两个激光束场，这两个工作平面彼此平行地布置并且在垂直于传送方向上具有与待硬化区域的厚度对应的距离。在此，每个待硬化区域的两个相反的外表面可以各自沿着两个工作平面之一移动通过所属的激光束场。因此，每个待硬化区域可以从一侧通过一个激光束场加热，或从两个相反侧通过两个激光束场加热。
[0023]在待硬化区域移动通过所述至少一个激光束场时，其被加热。通过针布钢丝的传送移动，将待硬化区域始终移离所述至少一个激光束场，以使得不再有进一步的能量或热量引入到待硬化区域。由于针布钢丝的材料的热传导以及针布钢丝与工作空间中的周围气氛之间的热传导，经加热的待硬化区域迅速冷却，由此使其硬度增加。通过供应保护气体生成气体流，在此可以在工作空间中任选地实现额外的冷却效果。在这种情况下，可以将保护气体连续地引入到工作空间中。在所有实施例中，不需要供应另外的单独冷却介质。针布钢丝的每个待硬化区段的加热和冷却完全在工作空间内进行。
[0024]通过激光束场产生的能量引入以及由此造成的每个待硬化区段的加热可以在非常小的空间内进行。加热和冷却发生在很短的时间内，因此氧化皮的风险已经降低。然而，已经表明，尽管硬化持续时间短，但仍可能出现退火色的形成和/或氧化皮。因此，根据本专利技术，通过连续或不连续地引入保护气体，在工作空间内形成反应惰性或惰性的气氛。由此进
一步改进激光硬化，并且可以省略针布钢丝的硬化部分的后处理。
[0025]为了生成激光或激光束，使用激光束源，例如二极管激光器或气体激光器。激光可以具有至少650nm，例如800nm至1400nm的波长，并且在一个实施例中，光波长为约1000nm。
[0026]优选的是，针布钢丝不停止地沿着传送方向连续地移动。沿着传送方向的移动可以恒定的速度进行。针布钢丝沿着传送方向移动的速度可以是至少10m/min或20m/min，例如40m/min至50m/min，其中可以根据齿的尺寸沿着传送方向调节该速度。通过针布钢丝沿着传送方向移动时的恒定速度，每个待硬化区段移动穿过所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.将针布钢丝(10)进行激光硬化的方法，该针布钢丝具有基部区段(11)和从基部区段突出的多个齿(12)，其中该方法包括以下步骤：
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在工作空间(26)内生成至少一个连续激光束场(27)，
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将保护气体(G)供应到工作空间(26)中，
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沿着传送方向(F)将针布钢丝(10)传送到工作空间(26)中，以使得每个齿(12)的待硬化区域(A)移动通过至少一个激光束场(27)，其中将每个待硬化区域(A)的至少一个外表面(18、19)移动通过所述至少一个激光束场(27)，以使得待硬化区域(A)被加热，
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使待硬化区域(A)冷却。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述针布钢丝(10)不停止地沿着所述传送方向(F)连续地移动。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述针布钢丝(10)沿着所述传送方向(F)以恒定速度移动。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一个激光束场(27)具有非正圆形轮廓，其具有沿着传送方向(F)的长度(x)和垂直于传送方向(F)的宽度(y)，其中宽度(y)特别是小于长度(x)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一个激光束场(27)具有至少一个笔直的外边缘。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述激光束场(27)的所述至少一个笔直的外边缘平行于所述传送方向(F)取向。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述激光的强度在所述激光束场(27)的每个笔直的外边缘处突然变化。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一个激光束场(27)通过至少一个光束整形光学器件(31)生成，所述至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：格罗兹贝克特公司，
类型：发明
国别省市：