RU2014115284A

RU2014115284A - Способ и устройство для формирования рельефной поверхности на стальном тиснильном вале

Info

Publication number: RU2014115284A
Application number: RU2014115284/02A
Authority: RU
Inventors: Шарль БЁЛЬИ; Штеффен ВАЙССМАНТЕЛЬ; Гюнтер РАЙССЕ; Петер ЛИКШАТ; Вернер ШТЕФФЕН
Original assignee: Бёльи-Гравюр Са
Priority date: 2011-09-23
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2015-10-27
Also published as: CN103889642B; US10183318B2; WO2013041430A1; RU2614502C2; ES2723791T3; EP2768626B1; PL2768626T3; US20140217058A1; EP2768626A1; CN103889642A

Abstract

1. Способ формирования рельефной поверхности на стальном тиснильном вале посредством короткоимпульсного лазера, причем указанное формирование рельефной поверхности представляет собой выполнение макрорельефа с размерами элементов свыше 20 мкм и глубинами до 150 мкм и более, на основе сочетания следующих параметров:a) плотность энергии: 0,5-70 Дж/см;b) длина волны: 532-1 064 нм;c) частота повторения импульсов: от 1 кГц до 10 МГц;d) расстояние между импульсами на детали: 10-50 % от диаметра пучка для фемтосекундного лазера и 10-25 % или 40-50 % от диаметра пучка для пикосекундного лазера при высокой или низкой плотностях соответственно.e) положение фокальной плоскости лазерного пучка: у поверхности детали; иf) скорости перемещения пучка: до 100 м/с и выше.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную деталь подвергают непрерывной обработке путем перемещения действующего пятна лазерного пучка по поверхности этой детали одновременно вдоль оси X и в окружном направлении.3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что указанный лазерный пучок перемещают вдоль оси X и одновременно с этим поворачивают указанную деталь.4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную деталь обрабатывают поблочно путем вращения и перемещения по всем трем осям.5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что обеспечивают работу указанного короткоимпульсного лазера в пикосекундном режиме генерации пачек импульсов со следующими дополнительными параметрами:д) число импульсов в пачке импульсов: 2-20;h) длительность одного импульса в пачке импульсов: 5-15 пс;i) период повторения импульсов в пачке импульсов: 10-30 нс;j) средняя плотность энергии потока излучения, падающего на детал�

Claims

1. Способ формирования рельефной поверхности на стальном тиснильном вале посредством короткоимпульсного лазера, причем указанное формирование рельефной поверхности представляет собой выполнение макрорельефа с размерами элементов свыше 20 мкм и глубинами до 150 мкм и более, на основе сочетания следующих параметров:

a) плотность энергии: 0,5-70 Дж/см²;

b) длина волны: 532-1 064 нм;

c) частота повторения импульсов: от 1 кГц до 10 МГц;

d) расстояние между импульсами на детали: 10-50 % от диаметра пучка для фемтосекундного лазера и 10-25 % или 40-50 % от диаметра пучка для пикосекундного лазера при высокой или низкой плотностях соответственно.

e) положение фокальной плоскости лазерного пучка: у поверхности детали; и

f) скорости перемещения пучка: до 100 м/с и выше.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную деталь подвергают непрерывной обработке путем перемещения действующего пятна лазерного пучка по поверхности этой детали одновременно вдоль оси X и в окружном направлении.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что указанный лазерный пучок перемещают вдоль оси X и одновременно с этим поворачивают указанную деталь.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную деталь обрабатывают поблочно путем вращения и перемещения по всем трем осям.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что обеспечивают работу указанного короткоимпульсного лазера в пикосекундном режиме генерации пачек импульсов со следующими дополнительными параметрами:

д) число импульсов в пачке импульсов: 2-20;

h) длительность одного импульса в пачке импульсов: 5-15 пс;

i) период повторения импульсов в пачке импульсов: 10-30 нс;

j) средняя плотность энергии потока излучения, падающего на деталь: 0,5-70 Дж/с², предпочтительно 10 Дж/с²;

к) радиус пучка в перетяжке на детали: 10-50 мкм, причем характеристику энергии отдельных импульсов в пачке импульсов непрерывно изменяют или заданным образом регулируют.

6. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее лазерное устройство (L1, L2) с короткоимпульсным лазером (1, 10), работающим в фемто- или пикосекундном диапазоне, причем указанное лазерное устройство характеризуется следующими параметрами:

плотность энергии при работе в режиме генерации единичных импульсов: 0,5-3,5 Дж/см²; средняя плотность энергии при работе в режиме генерации пачек импульсов: 0,5-70 Дж/см² на импульс;

длина волны: 532-1 064 нм;

частота повторения импульсов: от 1 кГц до 1 МГц;

расстояние между импульсами на детали: 10-50 % от диаметра пучка для фемтосекундного лазера и 10-25% или 40-50% от диаметра пучка для пикосекундного лазера, причем

указанное лазерное устройство (L1, L2) содержит гравировальный блок (4, 19) для формирования макрорельефа на стальной детали (8, 16) и управляющую цепь (2, 11) для перемещения действующего пятна лазерного пучка по поверхности этой детали одновременно вдоль оси X и в окружном направлении.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что гравировальный блок (4) содержит расщепитель пучка и отклоняющий блок (3), а также фокусирующую оптику (5), причем указанный гравировальный блок или все лазерное устройство (L1) выполнено с возможностью перемещения вдоль оси X, а указанная деталь установлена с возможностью поворота.

8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что гравировальный блок (19) содержит блок (15) изображения, а деталь (16) установлена с возможностью поворота и перемещения вдоль трех координатных осей (Χ, Υ, Z).