CN202097247U - 激光辅助高强钢变截面轧辊设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型激光辅助高强钢变截面轧辊设备包括轧辊组，所述轧辊组分别与轧辊轴连接，其中，还包括机座、激光器，所述轧辊轴和激光器分别与所述机座连接。本实用新型有效的解决了抗拉强度超过1200MPa的超高强钢的辊弯成型的技术难题，提高了能量的利用率和热效率，使超高强变截面辊弯成型可以实现。
Description
技术领域
本实用新型涉及辊弯成型机，具体涉及一种激光辅助高强钢变截面轧辊设备。
背景技术
变截面辊弯成形是已有的技术，对于普碳钢和抗拉强度1000MPa的高强钢可以实现冷态的辊弯成形。但对于抗拉强度超过1200MPa的超高强钢，由于所需的变截面辊弯成形力巨大，延伸率较低塑性差，目前尚不能实现变截面构件的成形。
实用新型内容
针对上述需求，本实用新型的解决的技术问题是，提供一种激光辅助高强钢变截面轧辊设备，能实现抗拉强度超过1200MPa的超高强钢的辊弯成型。
本实用新型的激光辅助高强钢变截面轧辊设备的技术方案如下。
本实用新型的激光辅助高强钢变截面轧辊设备，包括轧辊组，所述轧辊组分别与轧辊轴连接，其中，还包括机座、激光器，所述轧辊轴和激光器分别与所述机座连接。
其中，所述激光器分别位于轧辊的啮入前端以及轧辊的啮出后端。
其中，所述轧辊组为若干沿机座相互间隔并对称排列的轧辊组。
其中，还包括激光器固定板，所述激光器固定板与所述机座固定连接，所述激光器与所述激光器与固定板固定连接。
其中，所述啮入前端的激光器为CO2激光器，所述啮出后端的激光器为光纤激光器。
其中，所述光纤激光器的镜头前端放置振镜。
其中，所述CO2激光器的照射作用点与啮入前端的距离为0-300mm。
其中，所述CO2激光器的照射作用点与啮入前端的距离为0-100mm。
其中，所述光纤激光器的照射作用点与啮出后端的距离为0-100mm。
其中，还包括激光器控制装置、非接触式测温仪，所述激光器控制装置与所述激光器、非接触式测温仪连接，所述非接触式测温仪用于测量高强钢板材的温度，并将所述温度传送给所述激光器控制装置，所述激光器控制装置根据所述温度调整激光器的功率以及频率。
本实用新型的有益效果如下。
本实用新型有效的解决了抗拉强度超过1200MPa的超高强钢的辊弯成型的技术难题，提高了能量的利用率和热效率，使超高强变截面辊弯成型可以实现。
附图说明
附图1表示本实用新型***原理图；
附图2表示本实用新型主视图。
其中，1—高强钢板材；2—机座；3—激光器固定板；4—CO2激光器；5—非接触式测温仪；6—光纤激光器；7—激光器控制器；8—轧辊成型机架；9—轧辊组；10—激光器控制装置；11——振镜。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的激光辅助高强钢变截面轧辊设备进行进一步说明。
参见附图1和2所示，依照本实用新型的一种激光辅助高强钢变截面轧辊设备包括机座2、激光器、轧辊组9、激光器固定板3，所述轧辊组9分别与轧辊轴连接并通过轧辊成型机架8与所述机座2连接，激光器也与所述机座2连接。激光器固定板3与所述机座2固定连接，所述激光器与激光器固定板3固定连接。所述轧辊组为若干沿机座2相互间隔并对称排列的轧辊组，相邻两辊之间的距离为道次间距，道次间距大于500mm。所述激光器分别位于轧辊9的啮入前端以及轧辊的啮出后端。优选地，啮入前端的激光器为CO2激光器4(例如波长10640nm，功率500W的恒流CO2激光器)；所述啮出后端的激光器为光纤激光器6，优选地，所述光纤激光器6的镜头前端放置振镜11。CO2激光器4的照射作用点与啮入前端的距离为0-300mm，优选地，所述CO2激光器4的照射作用点与啮入前端的距离为0-100mm。所述光纤激光器6的照射作用点与啮出后端的距离为0-100mm。为实现自动控制，还包括激光器控制装置10、非接触式测温仪5，所述激光器控制装置10与所述激光器(包括CO2激光器4以及光纤激光器6)、非接触式测温仪5连接，所述非接触式测温仪5用于测量高强钢板材1的温度，并将所述温度传送给所述激光器控制装置10，所述激光器控制装置10根据所述温度调整激光器(包括CO2激光器4以及光纤激光器6)的功率以及频率。
在超高强度钢板材成型前，利用较长波长激光器快速预热扫描，使板材快速升温减少温度梯度辅助宏尺度变形。由于CO2激光的波长为10640nm，满足所需条件，故采用500W的CO2激光器4为板材成型前加热装置。在板材成型结束后，采用较短波长激光器对其进行精确回火扫描进一步减小微尺度变形。由于光纤激光波长1090nm，满足所需条件，故而采用150W光纤激光器为板材成型后的回火装置。超高强度钢板材多数是0.6～2mm的薄壁板，在轧辊啮入前端，利用CO2激光器4将成形局部瞬时加热到700℃以上，达到超高强钢板材相变点，超高强钢组织中开始析出奥氏体，由于奥氏体塑性、韧性较好，此时超高强钢屈服强度明显降低，而延伸率明显提升，使超高强钢在此状态下完成辊弯成形。从而显著减小辊弯成型力，降低伺服运动载荷，减小辊弯成型装备结构，实现超高强钢变截面辊弯成型。为了保证成型部分精度，在轧辊啮出后端利用光纤激光器6通过振镜11反射，在成型区域形成光斑，将成形后区域保持在500℃左右一定时间进行回火释放残余应力。之后板材自身冷却，奥氏体转变成马氏体，使板材成型区域强度进一步提升。在激光加热过程中，能量的传递是以电磁波的形式进行的，受外界干扰小、能量扩散少，提高了能量的利用率和热效率。激光加热的优越性与辊弯成型的结合，使超高强钢变截面辊弯成型成为可能。
本实用新型超高强钢辊弯成型技术：包括机座2，在机座2上固定着变截面冷弯成型机机架8，变截面冷弯成型机架8上固定轧辊9对连续超高强钢金属板材1进行辊弯。在轧辊9的啮入、啮出端分别放置激光器固定板3，在轧辊2啮入端的激光器固定板3上固定着CO2激光器4，该激光器为波长10640nm，功率500W的恒流CO2激光器；在轧辊2啮出端的激光器固定板3上固定着光纤激光器6，该激光器为波长1090nm，功率为150W的光纤激光器。在光纤激光器6的镜头前端放置着振镜11。在CO2激光器4和光纤激光器6的前下方放置了非接触式测温仪5。与CO2激光器4及光纤激光器6相连的是激光器控制器7，激光器控制器7由激光器电气控制柜10控制。
工作过程中，轧辊组9啮合旋转借助摩擦力带动高强钢板材1向前运动，如图1中箭头所指方向。生产过程中，在高强钢板材1进入轧辊组9辊弯之前，由安置在轧辊2前端的CO2激光器4对高强钢板材1进行局部加热。CO2激光器4发射出激光束照射在高强钢板材1的成型区域，由于CO2激光的特点，板材瞬态加热到700℃以上。板材向前移动与激光器照射的点形成一条高温带，此时板材的屈服强度降低，延展性提升，即辊弯性能大幅提升。在CO2激光器4的前下方放置了非接触式测温仪5，对高强钢板材1进行温度测试，反馈温度信息给激光器控制装置10，在由激光器控制装置10对相应的激光器控制器7的功率、频率进行控制，从而实现闭环的温度检测控制，以保证板材在所需的温度范围内。超高强钢金属板材1经过轧辊组9的辊弯后，发生塑性变形，内部存在残余应力。在轧辊组9后方放置了光纤激光器6，激光器6发射激光束照射在振镜11上，通过对振镜11的控制，使激光束在高强钢板材1辊弯区域形成激光束光斑，对辊弯后板材的成型区域在次加温到500℃左右，对其回火释放残余应力，进而保证加工精度。在光纤激光器6的前下方放置了非接触式测温仪5，对高强钢板材1进行温度测试，反馈温度信息给激光器控制装置10，再由激光器控制装置10对相应的激光器控制器7的功率、频率进行控制，从而实现闭环的温度检测控制，以保证板材在所需的温度范围内进行回火释放残余应力。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种激光辅助高强钢变截面轧辊设备，包括轧辊组，所述轧辊组分别与轧辊轴连接，其特征在于，还包括机座、激光器，所述轧辊轴和激光器分别与所述机座连接。
2.根据权利要求1所述的激光辅助高强钢变截面轧辊设备，其特征在于，所述激光器分别位于轧辊的啮入前端以及轧辊的啮出后端。
3.根据权利要求2所述的激光辅助高强钢变截面轧辊设备，其特征在于，所述轧辊组为若干沿机座相互间隔并对称排列的轧辊组。
4.根据权利要求3所述的激光辅助高强钢变截面轧辊设备，其特征在于，还包括激光器固定板，所述激光器固定板与所述机座固定连接，所述激光器与所述激光器与固定板固定连接。
5.根据权利要求4所述的激光辅助高强钢变截面轧辊设备，其特征在于，所述啮入前端的激光器为CO2激光器，所述啮出后端的激光器为光纤激光器。
6.根据权利要求5所述的激光辅助高强钢变截面轧辊设备，其特征在于，所述光纤激光器的镜头前端放置振镜。
7.根据权利要求6所述的激光辅助高强钢变截面轧辊设备，其特征在于，所述CO2激光器的照射作用点与啮入前端的距离为0-300mm。
8.根据权利要求7所述的激光辅助高强钢变截面轧辊设备，其特征在于，所述CO2激光器的照射作用点与啮入前端的距离为0-100mm。
9.根据权利要求8所述的激光辅助高强钢变截面轧辊设备，其特征在于，所述光纤激光器的照射作用点与啮出后端的距离为0-100mm。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的激光辅助高强钢变截面轧辊设备，其特征在于，还包括激光器控制装置、非接触式测温仪，所述激光器控制装置与所述激光器、非接触式测温仪连接，所述非接触式测温仪用于测量高强钢板材的温度，并将所述温度传送给所述激光器控制装置，所述激光器控制装置根据所述温度调整激光器的功率以及频率。
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| CN105772545A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-07-20 | 张家港市天力达机电有限公司 | 一种通过柔性冷弯加工异型材的生产工艺 |
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