JP4371369B2 - 圧延ロールの加工方法 - Google Patents
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Description
(1)レーザ光を金属圧延ロールの表面の集光・照射して、該金属圧延ロールの表面の一部または略全面に多数の微小な凸部を形成するロール加工方法において、
前記金属圧延ロールをロール軸を中心に回転させて保持するロール回転装置と、パルス発振レーザ発振器と、該パルス発振レーザ発振器から出射されるレーザ光を前記金属圧延ロールの表面に直径10〜200μmの略円形に集光・照射する集光光学系を備えた加工ヘッドと、さらに該加工ヘッドを前記ロール軸方向に移動させて前記レーザ光を前記金属圧延ロールの表面を走査する加工テーブルを備えるロール加工装置を用いて、
前記金属圧延ロールの表面に金属粉末、金属化合物粉末、これら粉末を含むペーストを供給する塗布ノズルと、供給されたペーストを前記金属圧延ロールの表面に略一定厚みになるように展延するスクレーパー板とを用いて塗布するか、またはこれら粉末を分散させた液体を前記表面に噴射する噴射ノズルを用いて塗布し、前記金属粉末あるいは金属化合物粉末のサイズは200μm以下の粒径とし、塗布厚みを5μm〜20μmとして、前記レーザ光をパルス照射することにより金属圧延ロールの表面に塗布した前記金属粉末または金属化合物粉末を溶融して融着させ、または前記金属圧延ロールのロール地金を溶融して該ロール地金の溶融痕に前記金属化合物粉末を固着させて、前記金属圧延ロールの表面にレーザ光の集光スポット程度の略均一な大きさで、形状が半ドーム状であり、半径が200μm以下、高さが3μm以上の微小な凸部を該凸部以外の部位にロール地金を表面に露出するように離散的に形成することを特徴とするロール加工方法である。
(2)(1)に記載のロール加工方法において、前記金属圧延ロールのロール径とロール回転速度、前記パルス発振レーザ発振器のパルスレーザ発振周波数、及び前記加工ヘッドの前記ロール軸方向の送り速度を基にして、金属圧延ロールの表面の前記凸部が2次元的の略整列するように、前記ロール回転速度、前記パルスレーザ発振周波数、または前記送り速度を同期制御することを特徴とするロール加工方法である。
(3)前記パルス発振レーザ発振器が単一または複数本のファイバーレーザであることを特徴とする(1)又は(2)に記載のロール加工方法である。
(4)前記パルス発振レーザ発振器が複数本のファイバーレーザであり、該複数本のファイバーレーザのそれぞれが金属圧延ロールの表面に別個の集光スポットを結び、かつ該集光スポットが1次元的または2次元的の略等間隔に整列していることを特徴とする(1)又は(2)に記載のロール加工方法である。
(5)前記加工ヘッドは、前記レーザ光を金属圧延ロールの表面に集光する光学系が、ビーム走査ミラーとfθレンズにより構成されるものであることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1つに記載のロール加工方法である。
図2では金属粉末あるいは金属化合物粉末ペーストとレーザ照射を同時に行う構成となっているが、ロール表面への金属粉末あるいは金属化合物粉末ペーストの塗布は別工程で実行し、その後レーザ照射処理を実施しても良い。
上記サーメット粉末ペーストを塗布したロール表面に、制御装置22でパルス出力変調したファイバーレーザ光を光学系21により結像集光し、圧延ロール全面の加工を実施した。ファイバーレーザはレーザは繰り返し周波数5kHz、パルス幅50μsec、ピーク出力1kW、の概矩形パルス出力にてロールに照射した。その結果、ロール表面のレーザ照射部位に平均直径25μm、平均高さ10μm、間隔80μmの半ドーム状の凸パターンを形成した。凸部はロール地金の再凝固層内部にサーメット粉末を拡散したものとなった。レーザ照射後、ロール表面に残る未溶融のサーメット粉末ペーストは、水洗ブラシにより除去した。
該ロールを用い、厚さ0.8mmの溶融亜鉛メッキ鋼板を圧下率1%でスキンパス圧延を実施したところ、鋼板表面にはロール上の凸パターンが転写された平均直径25μm、平均深さ8μmの凹テクスチャーが間隔80μmにて形成された。
2:加工ヘッド
3:塗布装置
4:噴射ノズル
5:加工テーブル
6:ロール回転装置
7:ロール
8:走査用ミラー
9:fθレンズ
10:レーザ伝送ミラー
20:ファイバーレーザバンドル
21:結像光学系
22:ファイバーレーザ出力制御装置
LB:レーザ光
MPP:金属粉末あるいは金属化合物粉末ペースト
MP:金属粉末あるいは金属化合物粉末
Claims (5)
- レーザ光を金属圧延ロールの表面の集光・照射して、該金属圧延ロールの表面の一部または略全面に多数の微小な凸部を形成するロール加工方法において、
前記金属圧延ロールをロール軸を中心に回転させて保持するロール回転装置と、パルス発振レーザ発振器と、該パルス発振レーザ発振器から出射されるレーザ光を前記金属圧延ロールの表面に直径10〜200μmの略円形に集光・照射する集光光学系を備えた加工ヘッドと、さらに該加工ヘッドを前記ロール軸方向に移動させて前記レーザ光を前記金属圧延ロールの表面を走査する加工テーブルを備えるロール加工装置を用いて、
前記金属圧延ロールの表面に金属粉末、金属化合物粉末、これら粉末を含むペーストを供給する塗布ノズルと、供給されたペーストを前記金属圧延ロールの表面に略一定厚みになるように展延するスクレーパー板とを用いて塗布するか、またはこれら粉末を分散させた液体を前記表面に噴射する噴射ノズルを用いて塗布し、前記金属粉末あるいは金属化合物粉末のサイズは200μm以下の粒径とし、塗布厚みを5μm〜20μmとして、前記レーザ光をパルス照射することにより金属圧延ロールの表面に塗布した前記金属粉末または金属化合物粉末を溶融して融着させ、または前記金属圧延ロールのロール地金を溶融して該ロール地金の溶融痕に前記金属化合物粉末を固着させて、前記金属圧延ロールの表面にレーザ光の集光スポット程度の略均一な大きさで、形状が半ドーム状であり、半径が200μm以下、高さが3μm以上の微小な凸部を該凸部以外の部位にロール地金を表面に露出するように離散的に形成することを特徴とするロール加工方法。 - 請求項1に記載のロール加工方法において、前記金属圧延ロールのロール径とロール回転速度、前記パルス発振レーザ発振器のパルスレーザ発振周波数、及び前記加工ヘッドの前記ロール軸方向の送り速度を基にして、金属圧延ロールの表面の前記凸部が2次元的の略整列するように、前記ロール回転速度、前記パルスレーザ発振周波数、または前記送り速度を同期制御することを特徴とするロール加工方法。
- 前記パルス発振レーザ発振器が単一または複数本のファイバーレーザであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロール加工方法。
- 前記パルス発振レーザ発振器が複数本のファイバーレーザであり、該複数本のファイバーレーザのそれぞれが金属圧延ロールの表面に別個の集光スポットを結び、かつ該集光スポットが1次元的または2次元的の略等間隔に整列していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のロール加工方法。
- 前記加工ヘッドは、前記レーザ光を金属圧延ロールの表面に集光する光学系が、ビーム走査ミラーとfθレンズにより構成されるものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のロール加工方法。
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