激光毛化原理及特点123讲解

轧辊激光毛化机床技术分析轧辊激光毛化机床技术分析Abstract:Introduce the principle of texturing on cold rolling by laser摘要：介绍激光轧辊毛化设备技术分析及原理关键词：激光脉冲分光毛化轧辊冷轧溥板1,激光毛化机床的原理为了改善冷轧薄钢板的板型、深冲性、延伸率和涂镀性能，在冷轧薄板生产工艺中，要求对冷轧工作辊的辊面进行毛化处理，然后轧制出满足用户特殊（加工）工艺要求的冷轧毛化钢板。

目前轧辊毛化的技术有：喷丸毛化（ＳＢ）、镀铬毛化、电火花毛化（ＥＤＴ）、激光毛化工艺等。

这些工艺除粗糙度的堆积形貌不同外,在形貌结构上可分为两类，即有序排列和无序排列的两种类型。

喷丸毛化（ＳＢ）和电火花毛化（ＥＤＴ）加工后的轧辊表面波峰形貌排列属于无规则分布的粗糙度形貌类型。

大功率CO2激光器输出的连续高能量激光束经计算机控制下的斩光部件转换成脉冲能量，经聚焦后作用到被加工的轧辊表面，高能量的N个脉冲使轧辊表面形成密积排列的凹凸型外观形貌,熔蚀的每个小坑中间下凹，熔流的部分除少量飞溅和形成金属蒸汽外,其熔流物堆积于凹坑周边,凹坑低于轧辊表面，边缘的凸起部份高于轧辊表面约6μm，最高凸起可达8um。

小坑周向间距可控，其范围是0.2-0.3mm。

2激光毛化技术与工艺激光毛化属于可设定形貌分布密度的粗糙度形貌类型。

其特点：激光毛化与同类其它毛化设备作业消耗少，生产费用低，运行介质安全。

运行中无粉尘，无碳化废料,废油等工业污染。

有利于环境保护。

用于冷轧机的工作辊:有利于带钢咬入、纠偏、边浪控制，稳定轧制及板型控制.防止卷材吊运过程中的抽芯，用于罩式炉热处理工艺中防止钢卷粘连。

由于激光毛化辊的形貌特点,粗糙度衰减较喷丸和电火花毛化辊低，使得轧制吨位大幅度提高降低了辊耗，减少轧钢过程中的换辊，提高了生产效率，节约生产成本。

轧辊表面毛化的形貌特征由最初的轧机轧钢生产至成品钢板对钢板的深冲性能、涂妆等工艺性能影响极大。

需要了解的激光脱毛原理激光脱毛的原理激光脱毛是依据选择性的光热动力学原理，通过合理调节激光波长、能量、脉宽，激光便能穿过皮肤表层到达毛发的根部毛囊，光能被吸收并转化为破坏毛囊组织的热能，从而使毛发失去再生能力，同时又不损伤周边组织，痛感轻微。

激光脱毛利用了激光的“选择性光热效应”，用调解到特定波长的激光穿过表皮，直接照射毛囊。

毛囊、毛干的黑色素选择性地吸收光能，由此产生的热效应使毛囊坏死，毛发便不再生长。

激光脱毛的效果由于毛囊吸热坏死的过程不可逆，因此，激光脱毛能够达到永久脱毛的脱毛效果。

毛发生长周期的影响①因激光对退行期、静止期的毛发无明显作用，只有等这些毛发转入生长期后激光才能起作用，所以激光脱毛需要多次治疗,效果才能明显。

②如某部位毛发处于生长期的比例小，则治疗次数要增多。

反之治疗次数可减少。

③基于不同部位的毛发有不同的生长周期，每次治疗间隔也有差异。

如头部毛发有相对较短的静止期，故间隔时间可短至l月；躯干和四肢毛发静止期相对较长，因此治疗间隔以2月左右为宜。

④如某一部位的毛囊密度过高，则治疗时应适当减小激光能量。

激光脱毛适应对象激光脱毛适用于所有部位深色和浅色的毛发但对白色的毛发无效、全身各部位（上下肢、大小腿、胸部、腹部、发际、面部胡须、比基尼线外）多余的黑色毛发。

电针、药物、电镊、其它仪器脱毛无效或失败者。

激光脱毛的痛感激光脱毛是所有脱毛方法中痛感比较小的一种脱毛方法。

临床多例试验结果表明，大多数患者的感觉只是“被橡皮筋弹到”的感觉。

激光脱毛同时会给皮肤降温，降温的方式和原理有很多，但都是以4摄氏度左右的温度，很多整形医院宣传的冰点脱毛，让你不再痛感，其实都是离0°很远，因为在激光热作用下，几度的接触令人有冰敷的感觉。

请放心，如果操作人员操作熟练的话依然是很安全的。

实在需要无痛的感觉，现在的科技还是达到了无痛感的水平，另外，由于每个人身体状况不同，对疼痛的感觉也不一样。

在激光脱毛之前，会有一个“照射试验”的阶段来确定患者的痛感。

目录1 前言 (1)1.1 概述 (1)1.2 冷轧薄板用途一般冷轧薄板和毛化板的区别 (2)2 激光毛化原理 (4)2.1 激光产生原理 (4)2.2 激光毛化原理 (7)2.2.1 激光毛化轧辊 (7)2.2.2 钢板的毛化 (9)2.3激光毛化的分类 (10)2.3.1 CO2激光毛化系统 (10)2.3.2 YAG激光毛化系统 (11)2.4 激光毛化的主要特点 (12)2.5 不同毛化方法的比较 (13)3 瑞通千里激光设备有限公司生产的YAG激光毛化设备 (15)3.1 LT S-YAG型激光毛化系统主要组成部分 (15)3.2 主要技术参数 (15)3.3 装备主要型号 (16)3.4 生产工艺 (16)3.5 应用范围 (16)3.6 LTS-YAG激光毛化装备的主要特点 (16)3.7 市场前景 (17)激光毛化原理与特点一前言1.1 概述随着国民经济的快速发展，各行各业对金属板带箔的质量要求越来越高，用户希望毛化板能够达到国外新产品的品质。

据权威部门统计：2006年，我国共产钢材44685万吨，与上年同期相比，净增9172万吨，增幅达24.45%。

其中2006年，我国共产冷轧薄板3706万吨。

跟上年同期相比，净增1024万吨，增幅达39.11％。

即冷轧薄板的增幅比钢材增幅高14.66%。

2006年，我国冷轧薄板进口70.24万吨，跟上年同期相比，锐减56.92万吨，减幅为48 .79%。

同样，2006年，我国出口冷轧薄板46.35万吨，跟上年同期相比，猛增29.38万吨，增幅为173.2%。

表明我国冷轧薄板产品饱和的端倪开始出现，下一轮冷轧薄板的市场竞争将白热化。

图1.1 轧辊与冷轧板毛化冷轧薄钢板是由表面经毛化处理的轧辊轧制而成的，钢铁工业轧辊毛化技术发展经了了三个阶段：①六七十年代的喷丸毛化技术（ Shot blasting）,（图1.2）所示,使用硬质砂丸高速喷向辊面实现轧辊表面毛化，从而在轧辊表面砸出密密麻麻的小坑。

激光的原理与特点
激光，是指具有高度一致的光波振荡特性的一种光束。

激光的原理是通过三级系统（包括基态、激发态和亚稳态）之间的电磁辐射相互作用而产生的。

具体来说，激光的原理包括光放大、光共振、正反馈等。

激光的特点主要有以下几个方面：
1. 高度的单色性：激光的频率非常纯净，只有极少的频率成分，因此它具有非常高的单色性。

这是由于激光光波是由一个频率极为准确的谐振振荡系统所产生的。

2. 高度的方向性：激光光束具有非常高的方向性，激光光束在传播过程中很少发生散射，能够以非常窄的角度进行定向传播。

这是由于激光的振荡介质是一个长而细的谐振腔。

3. 高度的相干性：激光光束具有非常高的相干性，所有的光波的振幅和相位都高度一致。

这是由于激光光波是由许多同样频率和相位的原子或分子发射的。

4. 高度的能量密度：激光光束具有非常高的能量密度，能够集中大量的能量在一个很小的空间范围内。

由于激光的强度非常大，因此它可以用来进行高精度的切割、焊接等工业加工。

总之，激光作为一种特殊的光线，具有高度的单色性、方向性、相干性和能量密度，这些特点使得激光被广泛应用于科学、医学、工业等多个领域。

电源调制式光纤激光毛化技术说明2010年左右，国际光纤激光器厂家SPI和IPG根据中小型焊接机和薄板切割的市场需求，开发出电源调制式光纤激光器，主要用于替代低频率大脉冲灯泵浦准连续YAG激光器。

此后，国内激光毛化设备厂家逐步采用了400W和500W （500W以上的激光器调制频率只能低于10KHz，加工效率极低）的连续激光器通过电源调制的方式产生脉冲激光进行激光毛化加工。

2011年以前的激光毛化设备普遍采用了激光器和车床分离的结构，由于光程差的存在，轧辊两端的粗糙度偏差高达30%以上，根本无法满足中高端冷轧板的生产需求。

采用电源式光纤激光毛化设备能解决传统激光毛化设备轧辊两端粗糙度均匀性问题，但由于激光器的峰值功率低、调制脉宽比较宽、占空比小及激光功率利用率低等不足，因此该激光毛化设备加工的毛化效果存在毛化效率低、轧辊过钢量极低及毛化点呈有序椭圆形等缺点。

最核心的是，电源调制光纤激光毛化设备加工的激光毛化点是规则椭圆形，仿无序毛化方式是通过把毛化点排列打乱而实现，该方案牺牲了轧辊表面的粗糙度均匀性，存在原理性弊端，无法同时实现微观无序和宏观粗糙度均匀，光纤调制式激光毛化设备无法满足中高端冷轧板生产要求。

经过我国相关冷轧厂设备采购使用的数据，2011年~2017年采购的光纤激光毛化设备报废率高达50%以上。

1、电源调制光纤器的原理市场上现有光纤激光毛化设备用于轧辊毛化的主体方式是采用增益调制的方式对光纤激光器进行调制，从而对轧辊表面进行激光毛化加工，其光纤激光器调制原理图如图1所示。

图2 连续激光输出图3 电源调制激光输出以SPI400W光纤激光器为例，图2为激光器连续激光输出控制方式，采用连续的TTL触发信号对LD进行控制，实现Po=400W的连续激光输出；图3为采用周期性方波的TTL信号对LD进行控制，实现Po=400W的周期性方波激光输出。

2、电源调制光纤激光毛化技术原理电源调制光纤毛化技术采用的是SPI400W或IPG500W光纤激光器为激光源，直接通过周期性方波TTL信号触发LD，占空比输出宽脉冲激光，通过控制激光脉冲的调制频率和脉宽使激光毛化点在轧辊圆周方向的点阵排列不均匀而破坏轧辊圆周方向螺旋线的规则性。

航天铝合金表面脉冲激光毛化工艺及其胶接性能在探索宇宙的无尽征程中，航天器如同勇敢的航海者，而其材料的选择与处理技术则是决定这趟旅程能否成功的关键。

其中，航天铝合金以其轻质、高强度的特性，成为构建这些星际飞船的骨架。

然而，正如航海者需面对汹涌澎湃的海浪，航天器在外太空极端环境下也必须应对各种挑战。

为此，科研人员研发了一项创新技术——表面脉冲激光毛化工艺，它如同给铝合金穿上一层“护甲”，极大提升了材料的胶接性能。

这项技术的核心在于使用高能脉冲激光对铝合金表面进行微细加工，形成数以百万计的微小凹陷。

这些凹陷，可以比喻为地表上的无数小坑，它们的存在显著增加了材料表面的粗糙度。

这种粗糙度的提升，就像是为光滑的冰面撒上了一层砂砾，极大地增强了摩擦力，从而使得铝合金与其他材料的结合更为牢固。

通过这种毛化处理，铝合金表面的粘接力得到了夸张般的提升。

如果将未经处理的铝合金比作平滑的镜面，那么经过毛化处理后的铝合金则犹如布满钩刺的魔术贴，其粘接效果之强，仿佛能够直接对抗地心引力。

这一改变，对于提升航天器的结构稳定性和耐久性具有不可估量的价值。

然而，技术的革新并非没有代价。

脉冲激光毛化工艺虽然显著提高了铝合金的粘接能力，但也带来了成本的增加。

每一束激光的发射，都如同精确制导的导弹，需要高精度的控制和昂贵的设备支持。

此外，这种工艺对操作环境的要求极高，稍有不慎就可能导致材料表面的损伤，好比是在细腻的丝绸上进行刺绣，任何微小的失误都会破坏整体的美感。

尽管存在这些挑战，脉冲激光毛化工艺的应用前景依然被广泛看好。

它不仅能够提升铝合金的性能，还为其他材料的处理提供了新的思路。

科研人员正在不断探索，试图找到降低成本、提高效率的方法，以便这项技术能够更广泛地应用于航空、航天乃至更多领域。

综上所述，航天铝合金表面脉冲激光毛化工艺无疑是一项革命性的技术进步。

它不仅极大地提升了材料的胶接性能，还为未来材料科学的发展开辟了新的道路。

尽管面临成本和技术挑战，但随着科研的深入和技术的成熟，相信这项技术将在人类探索宇宙的伟大征程中发挥更加重要的作用。