СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФНОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА СТАЛЬНОМ ТИСНИЛЬНОМ ВАЛЕ

1. Способ формирования рельефной поверхности на стальном тиснильном вале посредством короткоимпульсного лазера, причем указанное формирование рельефной поверхности представляет собой выполнение макрорельефа с размерами элементов свыше 20 мкм и глубинами до 150 мкм и более, на основе сочетания следующих параметров:
2
a) плотность энергии: 0,5-70 Дж/см;
b) длина волны: 532-1 064 нм;
c) частота повторения импульсов: от 1 кГц до 10 МГц;
d) расстояние между импульсами на детали: 10-50 % от диаметра пучка для фемтосекундного лазера и 10-25 % или 40-50 % от диаметра пучка для пикосекундного лазера при высокой или низкой плотностях соответственно.
e) положение фокальной плоскости лазерного пучка: у поверхности детали; и
f) скорости перемещения пучка: до 100 м/с и выше.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную деталь подвергают непрерывной обработке путем перемещения действующего пятна лазерного пучка по поверхности этой детали одновременно вдоль оси X и в окружном направлении.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что указанный лазерный пучок перемещают вдоль оси X и одновременно с этим поворачивают указанную деталь.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанную деталь обрабатывают поблочно путем вращения и перемещения по всем трем осям.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что обеспечивают работу указанного короткоимпульсного лазера в пикосекундном режиме генерации пачек импульсов со следующими дополнительными параметрами:
д) число импульсов в пачке импульсов: 2-20;
h) длительность одного импульса в пачке импульсов: 5-15 пс;
i) период повторения импульсов в пачке импульсов: 10-30 нс;
2
2
j) средняя плотность энергии потока излучения, падающего на деталь: 0,5-70 Дж/с, предпочтительно 10 Дж/с;
к) радиус пучка в перетяжке на детали: 10-50 мкм, причем характеристику энергии отдельных импульсов в пачке импульсов непрерывно изменяют или заданным образом регулируют.
6. Устройство для реализации способа по п. 1, содержащее лазерное устройство (L1, L2) с короткоимпульсным лазером (1, 10), работающим в фемто- или пикосекундном диапазоне, причем указанное лазерное устройство характеризуется следующими параметрами:
2
2
плотность энергии при работе в режиме генерации единичных импульсов: 0,5-3,5 Дж/см; средняя плотность энергии при работе в режиме генерации пачек импульсов: 0,5-70 Дж/см на импульс;
длина волны: 532-1 064 нм;
частота повторения импульсов: от 1 кГц до 1 МГц;
расстояние между импульсами на детали: 10-50 % от диаметра пучка для фемтосекундного лазера и 10-25% или 40-50% от диаметра пучка для пикосекундного лазера, причем
указанное лазерное устройство (L1, L2) содержит гравировальный блок (4, 19) для формирования макрорельефа на стальной детали (8, 16) и управляющую цепь (2, 11) для перемещения действующего пятна лазерного пучка по поверхности этой детали одновременно вдоль оси X и в окружном направлении.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что гравировальный блок (4) содержит расщепитель пучка и отклоняющий блок (3), а также фокусирующую оптику (5), причем указанный гравировальный блок или все лазерное устройство (L1) выполнено с возможностью перемещения вдоль оси X, а указанная деталь установлена с возможностью поворота.
8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что гравировальный блок (19) содержит блок (15) изображения, а деталь (16) установлена с возможностью поворота и перемещения вдоль трех координатных осей (Χ, Υ, Z).