一種通過激光刻痕改善電工鋼磁性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電工鋼處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種通過激光刻痕改善電工鋼磁性 能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自電工鋼誕生七十多年來，人們一直致力于其磁性能，尤其是鐵損的改善。最初通 過冶金方法，改善硅鋼片的取向度、減薄產(chǎn)品厚度、提高電阻率及減小晶粒尺寸等，從而降 低其鐵損。但是，隨著硅鋼片性能越來越好，繼續(xù)采用傳統(tǒng)冶金方法來進(jìn)一步降低其鐵損越 來越難。
[0003] 因此，研宄者開始尋找非冶金方法來降低硅鋼片鐵損，相繼開發(fā)出了機械加工法、 放電處理法、等離子流照射法、局部加熱法、超聲波振動和噴射流體法等表面處理技術(shù)，通 過減小180°范圍內(nèi)的磁疇壁間距來細(xì)化磁疇，從而達(dá)到降低鐵損的目的。但是，這些方法 不同程度地存在問題，例如容易破壞硅鋼片的板型、設(shè)施復(fù)雜、維護頻繁等。
[0004] 最近，出現(xiàn)了一種激光照射法，通過減小取向硅鋼主疇寬度來降低其渦流損耗，該 方法利用激光束的熱量在鋼板的表面之下產(chǎn)生一彈-塑性形變區(qū)域，通過在彈塑性形變區(qū) 域產(chǎn)生的壓應(yīng)力和刻痕間的張應(yīng)力來減小取向硅鋼主疇寬度，從而達(dá)到降低其渦流損耗的 目的，這種方法由于降低了鐵損，而且是非接觸加工，具有非常高的可靠性和可控制性。
[0005] 但是，現(xiàn)有的工業(yè)激光器一般為二氧化碳激光器或是固體激光器，由于其工作原 理的限制，其發(fā)射的激光一般波長較長，通常為7、800nm級、ym級甚至更長（例如石榴石激 光器的典型波長是1. 06 y m，紅寶石激光器的典型波長是694nm，二氧化碳激光器的典型波 長有的已達(dá)遠(yuǎn)紅外波段）。波長太長限制了光束聚焦的緊密度，在用于在硅鋼片上刻痕時， 一方面存在運行緩慢、效率較低的問題，另一方面存在過度破壞板型、鐵損降低效果不明顯 的問題，因此難以滿足生產(chǎn)的需要。對于常規(guī)的激光切割的應(yīng)用，破壞板型或是內(nèi)部形變都 不是嚴(yán)重的問題。但是，對于用激光刻痕來改善電工鋼磁性能的應(yīng)用，提供更高的光束聚焦 緊密度，避免過度破壞板型并提高效率就是十分有價值的了。因此，急需尋找一種有效性 強、效率高的對硅鋼片的激光刻痕方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：提供一種新的方法，克服現(xiàn)有改善磁性能的激光刻 痕方法存在的運行緩慢、破壞硅鋼片的板型、鐵損降低效果不明顯的問題。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種通過激光刻痕改善電工鋼磁性能的方法，包括：采用 激光束在取向硅鋼片表面上刻劃出平行排布的線狀或點線狀溝槽；激光束所用加工設(shè)備為 355nm半導(dǎo)體端面泵浦激光設(shè)備，其激光器的中心波長為355nm，在30kHz時其脈沖寬度小 于 25ns〇
[0008] 進(jìn)一步地，相鄰的線狀或點線狀溝槽沿取向硅鋼片軋制方向的間距d = 5mm。 [0009] 進(jìn)一步地，激光束的激光功率為4W，激光頻率為30kHz，激光掃描速度為100mm/S。
[0010] 進(jìn)一步地，相鄰的線狀或點線狀溝槽沿取向硅鋼片軋制方向的間距d = 4mm。
[0011] 進(jìn)一步地，激光束的激光功率為4W，激光頻率為30kHz，激光掃描速度為500mm/s。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：通過使用半導(dǎo)體端面泵浦激光設(shè)備產(chǎn)生激 光束照射刻痕在取向硅鋼片的單面形成一系列平行排布的線狀或點線狀溝槽，該設(shè)備產(chǎn)生 的激光相對于二氧化碳和固體激光器波長短得多，光束聚焦的緊實度也更好，所以在加工 時效率較高，特別是對硅鋼片板型表面不利破壞很少；因此工藝簡單，生產(chǎn)效率高且易于控 制。另一方面，通過對這些線狀或點線狀溝槽的間距、尤其是溝槽深度和溝槽寬度的合理控 制，達(dá)到了既不破壞取向硅鋼片板型又可明顯降低鐵損的目的，由此有效克服了現(xiàn)有激光 刻痕法存在的效率低、破壞板型、鐵損降低效果不明顯或生產(chǎn)難以控制的問題。
【附圖說明】
[0013] 圖1示出了應(yīng)用本發(fā)明的方法的電工鋼的示意圖。
【具體實施方式】
[0014] 本發(fā)明提供了一種通過激光刻痕改善高磁感取向硅鋼磁性能的方法。采用該方法 處理取向硅鋼既可避免板型破壞，又可阻止磁感應(yīng)強度劣化，同時可大幅降低其在去應(yīng)力 退火后的鐵損。
[0015] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的通過激光刻痕改善高磁感取向娃鋼磁性能的方 法，是采用激光束在高溫退火后的取向硅鋼片表面上刻劃出若干條平行排布的線狀或點線 狀溝槽，各條線狀或點線狀溝槽與取向硅鋼片軋制方向垂直，相鄰線狀或點線狀溝槽沿取 向硅鋼片軋制方向的間距d = 5_。所用加工設(shè)備為355nm半導(dǎo)體端面泵浦激光設(shè)備，其激 光器的中心波長為355nm，在30kHz時其脈沖寬度小于25ns。
[0016] 現(xiàn)有技術(shù)中，半導(dǎo)體端面泵浦激光設(shè)備一般用于大型金屬材料切割領(lǐng)域，尚未有 將其用于刻痕，特別是用于電工鋼磁性能改善的先例。
[0017] 本發(fā)明的激光照射法通過減小取向硅鋼主疇寬度來降低其渦流損耗，該方法利用 激光束的熱量在鋼板的表面之下產(chǎn)生一彈_塑性形變區(qū)域，通過在彈塑性形變區(qū)域產(chǎn)生的 壓應(yīng)力和刻痕間的張應(yīng)力來減小取向硅鋼主疇寬度，從而達(dá)到降低其渦流損耗的目的。
[0018] 本發(fā)明經(jīng)試驗確定，當(dāng)激光器的中心波長為355nm時，可以提供最優(yōu)的效果，降低 渦流損耗的效果明顯。以下以具體實驗結(jié)果說明：
[0019] 實施例1 :
[0020] 如圖1所示，采用激光刻痕設(shè)備在高磁感取向硅鋼片1的表面進(jìn)行激光刻痕，各條 線狀或點線狀溝槽2與取向硅鋼片1的軋制方向垂直，相鄰線狀或點線狀溝槽2沿取向硅 鋼片軋制方向的間距d = 5mm，激光束的激光功率為4W，激光頻率為30kHz，激光掃描速度為 100mm/S。實例如表1。使用的實驗樣品是太鋼生產(chǎn)的厚度為0.26的高磁感取向硅鋼片。
[0021] 表 1 :
[0022] (JN 104673991 A ^ TJ 3/4貝
【主權(quán)項】
1. 一種通過激光刻痕改善電工鋼磁性能的方法，包括： 采用激光束在取向硅鋼片（1)表面上刻劃出平行排布的線狀或點線狀溝槽（2); 其特征在于，激光束所用加工設(shè)備為半導(dǎo)體端面泵浦激光設(shè)備，其激光器的中心波長 為355nm，在30kHz時其脈沖寬度小于25ns。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過激光刻痕改善電工鋼磁性能的方法，其特征在于，相鄰 的所述線狀或點線狀溝槽（2)沿所述取向硅鋼片（1)軋制方向的間距d = 5mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通過激光刻痕改善電工鋼磁性能的方法，其特征在于，所 述激光束的激光功率為4W，激光頻率為30kHz，激光掃描速度為100mm/ S。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過激光刻痕改善電工鋼磁性能的方法，其特征在于，相鄰 的所述線狀或點線狀溝槽（2)沿所述取向硅鋼片（1)軋制方向的間距d = 4mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的通過激光刻痕改善電工鋼磁性能的方法，其特征在于，所 述激光束的激光功率為4W，激光頻率為30kHz，激光掃描速度為500mm/s。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種通過激光刻痕改善電工鋼磁性能的方法，包括：采用激光束在取向硅鋼片表面上刻劃出平行排布的線狀或點線狀溝槽；激光束所用加工設(shè)備為355nm半導(dǎo)體端面泵浦激光設(shè)備，其激光器的中心波長為355nm，在30kHz時其脈沖寬度小于25ns。本發(fā)明通過使用半導(dǎo)體端面泵浦激光設(shè)備產(chǎn)生激光束照射刻痕在取向硅鋼片的單面形成一系列平行排布的線狀或點線狀溝槽，該設(shè)備產(chǎn)生的激光相對于二氧化碳和固體激光器波長短得多，光束聚焦的緊實度也更好，所以在加工時效率較高，特別是對硅鋼片板型表面不利破壞很少；因此工藝簡單，生產(chǎn)效率高且易于控制。
【IPC分類】C21D10-00
【公開號】CN104673991
【申請?zhí)枴緾N201410723097
【發(fā)明人】薛志勇, 陳新, 古凌云, 侯鵬飛, 吳細(xì)毛, 馬光, 楊富堯, 王永田, 任宇
【申請人】華北電力大學(xué), 國家電網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院, 山西太鋼不銹鋼股份有限公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月3日