專利名稱：激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及輥彎成型機，具體涉及一種激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備。
背景技術(shù)：
變截面輥彎成形是已有的技術(shù)，對于普碳鋼和抗拉強度IOOOMPa的高強鋼可以實現(xiàn)冷態(tài)的輥彎成形。但對于抗拉強度超過1200MPa的超高強鋼，由于所需的變截面輥彎成形力巨大，延伸率較低塑性差，目前尚不能實現(xiàn)變截面構(gòu)件的成形。

實用新型內(nèi)容針對上述需求，本實用新型的解決的技術(shù)問題是，提供一種激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備，能實現(xiàn)抗拉強度超過1200MPa的超高強鋼的輥彎成型。本實用新型的激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備的技術(shù)方案如下。本實用新型的激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備，包括軋輥組，所述軋輥組分別與軋輥軸連接，其中，還包括機座、激光器，所述軋輥軸和激光器分別與所述機座連接。其中，所述激光器分別位于軋輥的嚙入前端以及軋輥的嚙出后端。其中，所述軋輥組為若干沿機座相互間隔并對稱排列的軋輥組。其中，還包括激光器固定板，所述激光器固定板與所述機座固定連接，所述激光器與所述激光器與固定板固定連接。其中，所述嚙入前端的激光器為CO2激光器，所述嚙出后端的激光器為光纖激光
ο其中，所述光纖激光器的鏡頭前端放置振鏡。其中，所述CO2激光器的照射作用點與嚙入前端的距離為0-300mm。其中，所述CO2激光器的照射作用點與嚙入前端的距離為0-100mm。其中，所述光纖激光器的照射作用點與嚙出后端的距離為0-100mm。其中，還包括激光器控制裝置、非接觸式測溫儀，所述激光器控制裝置與所述激光器、非接觸式測溫儀連接，所述非接觸式測溫儀用于測量高強鋼板材的溫度，并將所述溫度傳送給所述激光器控制裝置，所述激光器控制裝置根據(jù)所述溫度調(diào)整激光器的功率以及頻率。本實用新型的有益效果如下。本實用新型有效的解決了抗拉強度超過1200MPa的超高強鋼的輥彎成型的技術(shù)難題，提高了能量的利用率和熱效率，使超高強變截面輥彎成型可以實現(xiàn)。

附圖1表示本實用新型系統(tǒng)原理圖；附圖2表示本實用新型主視圖。其中，1 一高強鋼板材；2—機座；3—激光器固定板；4一CO2激光器；5—非接觸式測溫儀；6—光纖激光器；7—激光器控制器；8—軋輥成型機架；9一軋輥組；10—激光器控制裝置；11一一振鏡。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備進行進一步說明。參見附圖1和2所示，依照本實用新型的一種激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備包括機座2、激光器、軋輥組9、激光器固定板3，所述軋輥組9分別與軋輥軸連接并通過軋輥成型機架8與所述機座2連接，激光器也與所述機座2連接。激光器固定板3與所述機座 2固定連接，所述激光器與激光器固定板3固定連接。所述軋輥組為若干沿機座2相互間隔并對稱排列的軋輥組，相鄰兩輥之間的距離為道次間距，道次間距大于500mm。所述激光器分別位于軋輥9的嚙入前端以及軋輥的嚙出后端。優(yōu)選地，嚙入前端的激光器為CO2激光器4 (例如波長10640nm，功率500W的恒流CO2激光器)；所述嚙出后端的激光器為光纖激光器6，優(yōu)選地，所述光纖激光器6的鏡頭前端放置振鏡11。CO2激光器4的照射作用點與嚙入前端的距離為0-300mm，優(yōu)選地，所述CO2激光器4的照射作用點與嚙入前端的距離為0-100mm。所述光纖激光器6的照射作用點與嚙出后端的距離為0-100mm。為實現(xiàn)自動控制，還包括激光器控制裝置10、非接觸式測溫儀5，所述激光器控制裝置10與所述激光器 (包括CO2激光器4以及光纖激光器6)、非接觸式測溫儀5連接，所述非接觸式測溫儀5用于測量高強鋼板材1的溫度，并將所述溫度傳送給所述激光器控制裝置10，所述激光器控制裝置10根據(jù)所述溫度調(diào)整激光器(包括CO2激光器4以及光纖激光器6)的功率以及頻率。在超高強度鋼板材成型前，利用較長波長激光器快速預熱掃描，使板材快速升溫減少溫度梯度輔助宏尺度變形。由于CO2激光的波長為10640nm，滿足所需條件，故采用 500W的CO2激光器4為板材成型前加熱裝置。在板材成型結(jié)束后，采用較短波長激光器對其進行精確回火掃描進一步減小微尺度變形。由于光纖激光波長1090nm，滿足所需條件，故而采用150W光纖激光器為板材成型后的回火裝置。超高強度鋼板材多數(shù)是0.6 2mm的薄壁板，在軋輥嚙入前端，利用CO2激光器4將成形局部瞬時加熱到700°C以上，達到超高強鋼板材相變點，超高強鋼組織中開始析出奧氏體，由于奧氏體塑性、韌性較好，此時超高強鋼屈服強度明顯降低，而延伸率明顯提升，使超高強鋼在此狀態(tài)下完成輥彎成形。從而顯著減小輥彎成型力，降低伺服運動載荷，減小輥彎成型裝備結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)超高強鋼變截面輥彎成型。為了保證成型部分精度，在軋輥嚙出后端利用光纖激光器6通過振鏡11反射，在成型區(qū)域形成光斑，將成形后區(qū)域保持在500°C左右一定時間進行回火釋放殘余應(yīng)力。之后板材自身冷卻，奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，使板材成型區(qū)域強度進一步提升。在激光加熱過程中，能量的傳遞是以電磁波的形式進行的，受外界干擾小、能量擴散少，提高了能量的利用率和熱效率。激光加熱的優(yōu)越性與輥彎成型的結(jié)合，使超高強鋼變截面輥彎成型成為可能。本實用新型超高強鋼輥彎成型技術(shù)包括機座2，在機座2上固定著變截面冷彎成型機機架8，變截面冷彎成型機架8上固定軋輥9對連續(xù)超高強鋼金屬板材1進行輥彎。在軋輥9的嚙入、嚙出端分別放置激光器固定板3，在軋輥2嚙入端的激光器固定板3上固定著CO2激光器4，該激光器為波長10640nm，功率500W的恒流CO2激光器；在軋輥2嚙出端的激光器固定板3上固定著光纖激光器6，該激光器為波長1090nm，功率為150W的光纖激光器。在光纖激光器6的鏡頭前端放置著振鏡11。在CO2激光器4和光纖激光器6的前下方放置了非接觸式測溫儀5。與CO2激光器4及光纖激光器6相連的是激光器控制器7，激光器控制器7由激光器電氣控制柜10控制。工作過程中，軋輥組9嚙合旋轉(zhuǎn)借助摩擦力帶動高強鋼板材1向前運動，如圖1中箭頭所指方向。生產(chǎn)過程中，在高強鋼板材1進入軋輥組9輥彎之前，由安置在軋輥2前端的CO2激光器4對高強鋼板材1進行局部加熱。CO2激光器4發(fā)射出激光束照射在高強鋼板材1的成型區(qū)域，由于CO2激光的特點，板材瞬態(tài)加熱到700°C以上。板材向前移動與激光器照射的點形成一條高溫帶，此時板材的屈服強度降低，延展性提升，即輥彎性能大幅提升。在CO2激光器4的前下方放置了非接觸式測溫儀5，對高強鋼板材1進行溫度測試，反饋溫度信息給激光器控制裝置10，在由激光器控制裝置10對相應(yīng)的激光器控制器7的功率、 頻率進行控制，從而實現(xiàn)閉環(huán)的溫度檢測控制，以保證板材在所需的溫度范圍內(nèi)。超高強鋼金屬板材1經(jīng)過軋輥組9的輥彎后，發(fā)生塑性變形，內(nèi)部存在殘余應(yīng)力。在軋輥組9后方放置了光纖激光器6，激光器6發(fā)射激光束照射在振鏡11上，通過對振鏡11的控制，使激光束在高強鋼板材1輥彎區(qū)域形成激光束光斑，對輥彎后板材的成型區(qū)域在次加溫到500°C左右，對其回火釋放殘余應(yīng)力，進而保證加工精度。在光纖激光器6的前下方放置了非接觸式測溫儀5，對高強鋼板材1進行溫度測試，反饋溫度信息給激光器控制裝置10，再由激光器控制裝置10對相應(yīng)的激光器控制器7的功率、頻率進行控制，從而實現(xiàn)閉環(huán)的溫度檢測控制，以保證板材在所需的溫度范圍內(nèi)進行回火釋放殘余應(yīng)力。以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)當視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備，包括軋輥組，所述軋輥組分別與軋輥軸連接， 其特征在于，還包括機座、激光器，所述軋輥軸和激光器分別與所述機座連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備，其特征在于，所述激光器分別位于軋輥的嚙入前端以及軋輥的嚙出后端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備，其特征在于，所述軋輥組為若干沿機座相互間隔并對稱排列的軋輥組。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備，其特征在于，還包括激光器固定板，所述激光器固定板與所述機座固定連接，所述激光器與所述激光器與固定板固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備，其特征在于，所述嚙入前端的激光器為CO2激光器，所述嚙出后端的激光器為光纖激光器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備，其特征在于，所述光纖激光器的鏡頭前端放置振鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備，其特征在于，所述CO2激光器的照射作用點與嚙入前端的距離為0-300mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備，其特征在于，所述CO2激光器的照射作用點與嚙入前端的距離為0-100mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備，其特征在于，所述光纖激光器的照射作用點與嚙出后端的距離為0-100mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任意一項所述的激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備，其特征在于， 還包括激光器控制裝置、非接觸式測溫儀，所述激光器控制裝置與所述激光器、非接觸式測溫儀連接，所述非接觸式測溫儀用于測量高強鋼板材的溫度，并將所述溫度傳送給所述激光器控制裝置，所述激光器控制裝置根據(jù)所述溫度調(diào)整激光器的功率以及頻率。
專利摘要本實用新型激光輔助高強鋼變截面軋輥設(shè)備包括軋輥組，所述軋輥組分別與軋輥軸連接，其中，還包括機座、激光器，所述軋輥軸和激光器分別與所述機座連接。本實用新型有效的解決了抗拉強度超過1200MPa的超高強鋼的輥彎成型的技術(shù)難題，提高了能量的利用率和熱效率，使超高強變截面輥彎成型可以實現(xiàn)。
文檔編號B21D5/14GK202097247SQ20112015031
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者李強, 李旭鵬, 錢波, 閆昱 申請人:北方工業(yè)大學