CN107363394B - 一种冷轧钢板表面激光毛化处理方法 - Google Patents

一种冷轧钢板表面激光毛化处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷轧钢板表面激光毛化处理方法，涉及一种毛化处理工艺，包括如下步骤：（1）表面去污处理、（2）激光毛化处理。本发明激光毛化处理方法能有效的改善钢板表面的美观度，避免了喷漆后往往还能隐约看到凹坑所形成的螺旋纹路的问题，同时钢板的表面强度较高，整体的加工效率较快，有很好的推广使用价值。

Description

一种冷轧钢板表面激光毛化处理方法
技术领域
本发明涉及一种毛化处理工艺，具体涉及一种冷轧钢板表面激光毛化处理方法。
背景技术
具有特殊表面形貌的冷轧钢板在工业制造领域中应用广泛，如泵的加工制造中，其外壳、加强筋、底座等零部件均可由冷轧钢板加工制造而成。毛化冷轧钢板是由表面经毛化处理的平整辊轧制而成的，其一系列表面形貌特征对钢板的深冲、涂装等工艺性能影响极大，附加值高。目前，平整辊毛化技术依据加工原理可分成三大类：第一、物理加工，包括喷丸毛化技术；第二、熔化、汽化加工，包括电火花毛化技术、激光毛化技术及电子束毛化技术；第三、电化学加工，包括表面镀铬毛化技术和喷墨毛化技术。其中激光毛化是采用高能量脉冲激光束作用于轧辊表面，使之加热、熔化并部分汽化，使熔池金属向四周堆起，同时在中间产生凹坑，其具有精度高，可控性强等优点，但其使用缺点是：处理成本高，凹坑排列过于整齐和具有规则，在喷漆后往往还能隐约看到凹坑所形成的螺旋纹路，从而影响了喷漆后板材的美观性等。
发明内容
本发明旨在提供一种冷轧钢板表面激光毛化处理方法。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种冷轧钢板表面激光毛化处理方法，包括如下步骤：
（1）表面去污处理：
先用去离子水冲洗去钢板表面的碎屑等杂质，再用除油液清洗去除钢板表面的油脂等，最后再用去离子水冲洗干净并烘干备用；
（2）激光毛化处理：
a.先沿着X方向对钢板表面进行扫描辐照处理，控制激光的波长为1.05~1.06μm，脉宽为250~260ns，单脉冲能量为37~39J/cm2，焦点处光斑直径为0.14~0.16mm，扫描移动的速度为20~23m/min，在扫描时还对钢板表面施加超声波处理，扫描完成后再用低温气体对钢板表面进行降温处理；
b.操作a完成后，再沿着Y方向对钢板表面进行扫描辐照处理，控制激光的波长为1.06~1.07μm，脉宽为260~270ns，单脉冲能量为38~40J/cm2，焦点处光斑直径为0.15~0.17mm，扫描移动的速度为24~26m/min，在扫描时还对钢板表面施加超声波处理，扫描完成后再次用低温气体对钢板表面进行降温处理即可。
进一步的，步骤（2）操作a、操作b中所述的超声波处理是用频率为42~46kHz的超声波对钢板表面进行超声处理。
进一步的，步骤（2）操作a、操作b中所述的低温气体为温度为2~6℃的氮气或空气，在对钢板表面进行吹气降温处理时控制气体的吹出速度为3~5 m/s。
本发明具有如下有益效果：
本发明对现有的激光毛化处理工艺进行了合理的改善优化处理，在激光毛化处理时按方式的不同对应分为X方向和Y方向总计两次的扫描辐照处理，通过相互垂直的两个方向的处理，有利于提升钢板表面的美观性以及毛化的效率，在每次扫描辐射处理后施加的超声波处理，可及时的对成为熔池状态的材料进行二次形变处理，有效改善了传统激光毛化产生的凹坑排列过于整齐和具有规则的问题，又加快了熔池成型达到固定粗糙度的效率，又可以促进激光处理时热量的传递和散失，进一步提升了激光毛化的成型速率，最后在超声波处理后施加的低温气体降温操作可提升钢板表面毛化层的强度，并缩短了其转序的周期。最终在各步骤的合理配合作用下，本发明激光毛化处理方法能有效的改善钢板表面的美观度，避免了喷漆后往往还能隐约看到凹坑所形成的螺旋纹路的问题，同时钢板的表面强度较高，整体的加工效率较快，有很好的推广使用价值。
具体实施方式
实施例1
一种冷轧钢板表面激光毛化处理方法，包括如下步骤：
（1）表面去污处理：
先用去离子水冲洗去钢板表面的碎屑等杂质，再用除油液清洗去除钢板表面的油脂等，最后再用去离子水冲洗干净并烘干备用；
（2）激光毛化处理：
a.先沿着X方向对钢板表面进行扫描辐照处理，控制激光的波长为1.05μm，脉宽为250ns，单脉冲能量为37J/cm2，焦点处光斑直径为0.14mm，扫描移动的速度为20m/min，在扫描时还对钢板表面施加超声波处理，扫描完成后再用低温气体对钢板表面进行降温处理；
b.操作a完成后，再沿着Y方向对钢板表面进行扫描辐照处理，控制激光的波长为1.06μm，脉宽为260ns，单脉冲能量为38J/cm2，焦点处光斑直径为0.15mm，扫描移动的速度为24m/min，在扫描时还对钢板表面施加超声波处理，扫描完成后再次用低温气体对钢板表面进行降温处理即可。
进一步的，步骤（2）操作a、操作b中所述的超声波处理是用频率为42kHz的超声波对钢板表面进行超声处理。
进一步的，步骤（2）操作a、操作b中所述的低温气体为温度为2℃的氮气或空气，在对钢板表面进行吹气降温处理时控制气体的吹出速度为3m/s。
实施例2
一种冷轧钢板表面激光毛化处理方法，包括如下步骤：
（1）表面去污处理：
先用去离子水冲洗去钢板表面的碎屑等杂质，再用除油液清洗去除钢板表面的油脂等，最后再用去离子水冲洗干净并烘干备用；
（2）激光毛化处理：
a.先沿着X方向对钢板表面进行扫描辐照处理，控制激光的波长为1.06μm，脉宽为260ns，单脉冲能量为39J/cm2，焦点处光斑直径为0.16mm，扫描移动的速度为23m/min，在扫描时还对钢板表面施加超声波处理，扫描完成后再用低温气体对钢板表面进行降温处理；
b.操作a完成后，再沿着Y方向对钢板表面进行扫描辐照处理，控制激光的波长为1.07μm，脉宽为270ns，单脉冲能量为40J/cm2，焦点处光斑直径为0.17mm，扫描移动的速度为26m/min，在扫描时还对钢板表面施加超声波处理，扫描完成后再次用低温气体对钢板表面进行降温处理即可。
进一步的，步骤（2）操作a、操作b中所述的超声波处理是用频率为46kHz的超声波对钢板表面进行超声处理。
进一步的，步骤（2）操作a、操作b中所述的低温气体为温度为6℃的氮气或空气，在对钢板表面进行吹气降温处理时控制气体的吹出速度为5 m/s。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（2）激光毛化处理整个过程中，不进行超声波处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤（2）激光毛化处理整个过程中，不进行低温气体降温处理，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的激光毛化处理方法。
为了对比本发明效果，选取同一批次加工的冷轧钢板，随机分为六组，其中五组分别用上述五种方式进行加工处理，另一组作为空白对照组，对处理后的钢板进行性能检测，具体对比数据如下表1所示：
表1
拉伸强度提升率（%） 表面强度提升率（%）
实施例1 12.2 23.4
实施例2 12.8 24.0
对比实施例1 8.6 18.1
对比实施例2 9.5 19.6
对照组 7.9 16.2
空白对照组 / /
注：上表1中所述的拉伸强度提升率和表面强度提升率是指对钢板表面进行粗糙度等规格相同的毛化处理后，再以空白对照组的钢板为基础，测定对应各组相比空白对照组的性能提升率。
由上表1中可以看出，本发明激光毛化处理方法能有效的提升对钢板表面性能提升的效果。
为了进一步对比本发明效果，对实施例1至对照组处理后的钢板进行喷漆涂覆处理，以对比其表面毛化处理特性，具体对比数据见下表2：
表2
喷涂厚度偏差降低率（%） 面漆光亮度提高率（%）
实施例1 10.2 7.9
实施例2 11.0 8.4
对比实施例1 4.3 2.5
对比实施例2 8.4 7.0
对照组 / /
注：上表2所述的喷涂厚度偏差降低率和面漆光亮度提高率均是以对照组为基础，测定对应各组相比对照组的降低率和提升率。
由上表2可以看出，本发明制得的钢板表面特性较好，对于油漆的吸附喷涂性能得到有效提高，整体美观度也得到改善，使用价值好。

Claims (2)

1.一种冷轧钢板表面激光毛化处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）表面去污处理：
先用去离子水冲洗去钢板表面的碎屑杂质，再用除油液清洗去除钢板表面的油脂，最后再用去离子水冲洗干净并烘干备用；
（2）激光毛化处理：
a.先沿着X方向对钢板表面进行扫描辐照处理，控制激光的波长为1.05~1.06μm，脉宽为250~260ns，单脉冲能量为37~39J/cm2，焦点处光斑直径为0.14~0.16mm，扫描移动的速度为20~23m/min，在扫描时还对钢板表面施加超声波处理，扫描完成后再用低温气体对钢板表面进行降温处理；所述的低温气体为温度为2~6℃的氮气或空气，在对钢板表面进行吹气降温处理时控制气体的吹出速度为3~5 m/s；
b.操作a完成后，再沿着Y方向对钢板表面进行扫描辐照处理，控制激光的波长为1.06~1.07μm，脉宽为260~270ns，单脉冲能量为38~40J/cm2，焦点处光斑直径为0.15~0.17mm，扫描移动的速度为24~26m/min，在扫描时还对钢板表面施加超声波处理，扫描完成后再次用低温气体对钢板表面进行降温处理即可；所述的低温气体为温度为2~6℃的氮气或空气，在对钢板表面进行吹气降温处理时控制气体的吹出速度为3~5 m/s。
2.根据权利要求1所述的一种冷轧钢板表面激光毛化处理方法，其特征在于，步骤（2）操作a、操作b中所述的超声波处理是用频率为42~46kHz的超声波对钢板表面进行超声处理。
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