Способ лазерной обработки крупнозернистой электротехнической анизотропной стали толщиной 0,15 - 0,30 мм

 

Использование: для термической обработки электротехнической стали. Сущность изобретения: для улучшения магнитных свойств крупнозернистой электротехнической анизотропной стали толщиной 0,30 - 0,15 мм поверхность обрабатывают лазерным излучением в режиме модулированной добротности с частотой 3,0 кГц - 1,0 МГц и средней плотностью мощности воздействия 210²-10⁹ Вт/см² , при этом следы воздействия лазерного излучения представляют собой дорожки из пятен диаметром 0,01 - 1,00 мм. 2 табл.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к изысканию новых технологических способов термической обработки электротехнической стали.

Известен способ электролазерного нанесения дорожек на листы из электротехнических сталей с целью снижения удельных магнитных потерь.

Недостаток известного способа заключается в малой производительности и низкой надежности.

Известен способ обработки листовой электротехнической стали непрерывным лазерным излучением, наиболее близкий по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу (прототип).

Недостатком известного способа является ухудшение магнитной индукции В₁₀₀ наряду с достигаемым положительным эффектом уменьшения удельных потерь. Причина ухудшения магнитной индукции В₁₀₀ связана со структурными изменениями в тонком поверхностном слое стали под воздействием непрерывного лазерного излучения, вследствие нагрева поверхностного слоя металла по всей длине и ширине дорожки непрерывного лазерного воздействия.

Целью изобретения является улучшение магнитных свойств снижение магнитных потерь при уменьшении отрицательного влияния лазерного излучения на магнитную индукцию В₁₀₀.

Цель достигается обработкой поверхности электротехнической стали лазерным излучением в режиме модулированной добротности с частотой модуляции 0,3 кГц...1,0 мГц и средней плотностью мощности 2 10²...10⁹ Вт/см². Применение такого типа излучения позволяет перейти от непрерывного к импульсному воздействию лазерного излучения на поверхностные слои стали. Применение режима модулированной добротности позволяет создавать крутые фронты нарастания интенсивности излучения, что, сокращая промежуток времени воздействия лазерного излучения в заявляемом изобретении, обеспечивает высокую локальность лазерной обработки поверхностного слоя стали, т.е. малую протяженность зоны термического влияния лазерного излучения в режиме модулированной добротности. В этом случае уменьшается негативное влияние лазерного излучения на изменение магнитной индукции В₁₀₀. Кроме того, экспериментально доказано, что в результате применения лазерной обработки в режиме модулированной добротности заданный эффект дробления основных 180-градусных доменных областей достигают при меньшей средней мощности излучения лазера по сравнению с лазером непрерывного действия. Для лазерной обработки в режиме модулированной добротности могут быть применены лазеры с изменением мощности их излучения в широком диапазоне от 0,01 до 10 кВт, что позволяет в зависимости от мощности лазерного излучения изменять скорость лазерной обработки в режиме модулированной добротности в широких пределах 0,01-10,0 м/с. После лазерной обработки в этих случаях на поверхности стали остаются дорожки из точек. Обработку лучом лазера можно проводить под любым углом к поверхности обрабатываемой стали, но предпочтительно под углом 90^о. Ширину (расстояние) между дорожками задают в каждом конкретном случае.

Лазерную обработку в режиме модулированной добротности проводили в лабораторных условиях на полосовых образцах крупнозеренной электротехнической анизотропной стали толщиной 0,30-0,15 мм производства НЛМК. Размер полосовых образцов 305х30 мм. Результаты измерения удельных потерь Р_1,7/50 стали в зависимости от режимов лазерной обработки приведены в табл. 1 и 2.

Из анализа экспериментальных данных, приведенных в табл. 1 и 2 следует, что опробованные диапазоны изменения удельной мощности (табл. 1) и частоты модуляции (табл. 2) лазерного излучения обеспечили улучшение магнитных свойств, т.е. уменьшения удельных потерь Р_1,7/50 стали в результате лазерной обработки ее в режиме модулированного внедрения. Граничные пределы (нижний и верхний) по средней мощности (табл. 1) и частоте модуляции (табл. 2) опробованных режимов лазерной обработки обеспечивают улучшение магнитных свойств крупнозеренной электротехнической анизотропной стали толщиной 0,30-0,15 мм, поэтому могут быть внесены в ограничительную часть формулы изобретения.

Применение в отечественном трансформаторостроении крупнозеренной электротехнической анизотропной стали толщиной 0,30-0,15 мм, обработанной лазерным излучением в режиме модулированной добротности, позволит снизить потери холостого хода (потери Х.Х) в трансформаторах.

Формула изобретения

СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ КРУПНОЗЕРНИСТОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПНОЙ СТАЛИ ТОЛЩИНОЙ 0,15 - 0,30 ММ, включающий обработку путем воздействия сфокусированным лазерным излучением на поверхность, отличающийся тем, что, с целью улучшения магнитных свойств, воздействие лазерного излучения осуществляют в режиме модулированной добротности с частотой повторения импульсов 3,0 кГц - 1,0 МГц и средней плотностью мощности 2 10² - 10² Вт/см², при этом следы воздействия лазерного излучения предаставляют собой дорожки из пятен диаметром 0,01 - 1,00 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2