激光毛化原理及特点123讲解
轧辊表面激光毛化技术与装备
果。 这就需要对轧辊的工作辊面进行科学的毛化处
理。
轧辊 毛化处 理技术 有 ： 喷丸 毛化 、 电火 花 毛化 、 激光 毛 化等 【 ” 。六 七 十年 代 的喷 丸毛化 技 术 噪音 高、 粉 尘大 、 功耗 高 、 处 理成 本 较 高 。 且处 理 后轧 辊
无 污染 ， 是 毛化领 域 的重 要发展 方 向 。
１ 、 激光 毛化技 术
激 光 毛化 的最 大特 点 是可 以在融 化 坑 边 缘形
成凸起点 ， 这是因为轧辊表面激光束能量密度相当
大， 以致 熔池 内部挥 发 的气 体 等离 子化并 形成 等 离 子体 ， 等离子 体膨胀 形成 的压 力作 用 于熔 池 内的融 化 金属 ， 使金 属 向四周堆起 ， 同时在 中间产生 凹坑 ， 当脉 冲停 止 时 凹坑周 围堆 起 的熔 化 物 快速 冷 却凝 固形 成 凸缘 。 该 凸缘在 随后 的轧制 过程 中翻印在 钢 带表 面形成 凹坑 。通过 调节 激光 毛化工 艺 参数 ， 如
第２ ６卷 ２ ０ １ ３年第 ４ 期（ 总第 １ ０ ６期 ）
・
重 钢 机 动 能 源
设计与构思 ・
轧辊表面激光毛化技术与装备
肖序 呈 祝 青
（ 重庆钢铁股份公司冷轧薄板厂）
摘 要 毛化设备是冶金行业生产优质冷轧薄板的必备设备 ， 经毛化处理的轧辊将直接 反映到被轧薄板的表 面， 直接影响后续薄板的加工质量。 激光毛化是一种新型毛化技 术， 激光
毛化效果 ， 但 由于加工效率 与电火花毛化技术相 比 还有一定距离 ， 因此激光毛化 目 前主要用于毛化优 质 板材 轧辊 。
激光的产生原理及其特性(精)
受激辐射:处在激发态能级上的原子，若有一个外来光子趋 近它，这原子就可能受了外来光子的“刺激”(或者称 “感应”)，从高能级En向基态Em跃迁而辐射出光子，这 个过程称做受激辐射，受激辐射产生的光子和外来光子有 完全相同的特征，就是它们的频率、位相、振动方向和传 播方向都相同,是特征完全相同的相干光.
激光的亮度高和方向性极好的特点，研究啦激光测距仪， 激光雷达和激光准直仪。 下面这个图就是用激光雷达来测量风速的装置
激光加工．在现代工业中，一些强 度大且熔点商的材料的使用相当普 遍。如果进行打孔或切割，用机械 方 法是很困难的。例如．加工手表中 的钻石轴承．是在比芝麻还要小的 钻石上打孔．要求误差不能超过头 发的l／20，目前使用激光来打孔， 比机械打孔的效率提高100倍。 在加工工业中，高功率的c 激光器可 用于打孔．切割与焊接等．通过微 机控制可以作复杂形状的切割． 而低功率的COz激光器可用于切割 塑料、陶瓷和纺织品等．切后边缘 比较平整，不需进一步处理。
激光通信．又叫做光纤通信．它是刺用比头发还细的玻璃纤 维来传播光信号的．光纤通信的优点是t频带 宽，通信容量大，传输速度快．一根光鲆可同时传送l0”路电 话和l0’套彩电节目．而一根普通导线只能同时通 2—3路电话．目前．应用光奸敖据传输速度为3．4Gblt／s， 而实验室试验光纤的速度已达16Gblt／s．整套大英百 科全书的内窖可在不到一秒的时J可内传送完毕．
澈光武器．叉名死光武器．它的子 弹是光子．速度是3xloIm／s．一旦 瞄准目标，几乎不用多少时间就可 把目标摧毁．激光武器的破坏作用 有两十方面．一是高能激光束的机 械破坏作用．使飞机或卫星的重要 部件穿 孔而损坏，二是激光的光学破坏作 用．凳胃陆军正在发展PL 一s激光 武器，可装到M —l6步枪上．它能 使敲 ^双目失明而丧失战斗力，还能探测 和破坏敲^的光学传感器．据 算， 飞机驾驶员被激光致盲lO-3Os，就 可 导承飞机坠毁．
轧辊激光毛化机床技术分析
轧辊激光毛化机床技术分析轧辊激光毛化机床技术分析Abstract:Introduce the principle of texturing on cold rolling by laser摘要：介绍激光轧辊毛化设备技术分析及原理关键词：激光脉冲分光毛化轧辊冷轧溥板1,激光毛化机床的原理为了改善冷轧薄钢板的板型、深冲性、延伸率和涂镀性能，在冷轧薄板生产工艺中，要求对冷轧工作辊的辊面进行毛化处理，然后轧制出满足用户特殊（加工）工艺要求的冷轧毛化钢板。
目前轧辊毛化的技术有：喷丸毛化（ＳＢ）、镀铬毛化、电火花毛化（ＥＤＴ）、激光毛化工艺等。
这些工艺除粗糙度的堆积形貌不同外,在形貌结构上可分为两类，即有序排列和无序排列的两种类型。
喷丸毛化（ＳＢ）和电火花毛化（ＥＤＴ）加工后的轧辊表面波峰形貌排列属于无规则分布的粗糙度形貌类型。
大功率CO2激光器输出的连续高能量激光束经计算机控制下的斩光部件转换成脉冲能量，经聚焦后作用到被加工的轧辊表面，高能量的N个脉冲使轧辊表面形成密积排列的凹凸型外观形貌,熔蚀的每个小坑中间下凹，熔流的部分除少量飞溅和形成金属蒸汽外,其熔流物堆积于凹坑周边,凹坑低于轧辊表面，边缘的凸起部份高于轧辊表面约6μm，最高凸起可达8um。
小坑周向间距可控，其范围是0.2-0.3mm。
2激光毛化技术与工艺激光毛化属于可设定形貌分布密度的粗糙度形貌类型。
其特点：激光毛化与同类其它毛化设备作业消耗少，生产费用低，运行介质安全。
运行中无粉尘，无碳化废料,废油等工业污染。
有利于环境保护。
用于冷轧机的工作辊:有利于带钢咬入、纠偏、边浪控制，稳定轧制及板型控制.防止卷材吊运过程中的抽芯，用于罩式炉热处理工艺中防止钢卷粘连。
由于激光毛化辊的形貌特点,粗糙度衰减较喷丸和电火花毛化辊低，使得轧制吨位大幅度提高降低了辊耗，减少轧钢过程中的换辊，提高了生产效率，节约生产成本。
轧辊表面毛化的形貌特征由最初的轧机轧钢生产至成品钢板对钢板的深冲性能、涂妆等工艺性能影响极大。
激光毛化的定义(精)
2、微小凹坑有利于储油，有利于改善润滑条件，减少磨损；
3、凹坑与凸台避免应力集中； 4、熔凝加工产生的压应力能有效改善表层的韧性
小 结
1、激光毛化表面改性是利用脉冲激光与辅助气体在表
面形成凹坑与凸台，提高硬度、改善润滑性能与韧性。属 于激光重熔强化的一种。
作业思考题
1、激光毛化表面改性是怎么定义的？ 2、激光毛化形成凹坑与凸台的目的是什么？
激光毛化表面改性的定义
课程：激光表面改性技术
主讲教师：林继兴
激光毛化表面改性
教学目标 通过本次课程的学习，掌握激光毛化表面改性的定义，了 解激光毛化的原理。
激光毛化的定义
定义：激光毛化是将高能量密度和高重复频率的脉冲激光，按
一定方式编组（采用单脉冲或多脉冲），等间隔作用于工件表 面使之熔化；同时，用具有既定成分、压力和流量的辅助气体， 以一定的入射角吹动熔化物，将其搬迁，并按指定要求堆积到 熔池边缘，形成均匀分布的精细凹坑和凸包结构。
图1 激光毛化表面形貌
激光毛化工作视频
激光毛化过程
激光束使表面局部熔化，形成微小熔池，气体侧吹熔池中的熔 融物，按一定要求堆积到熔池边缘，形成凸台，同时也形成了凹坑。 激光毛化属于激光重熔强
1、激光快速熔凝能高度细化 晶粒，平均晶粒尺寸可小至微米或纳 米量级，甚至达到非晶；
需要了解的激光脱毛原理
需要了解的激光脱毛原理激光脱毛的原理激光脱毛是依据选择性的光热动力学原理，通过合理调节激光波长、能量、脉宽，激光便能穿过皮肤表层到达毛发的根部毛囊，光能被吸收并转化为破坏毛囊组织的热能，从而使毛发失去再生能力，同时又不损伤周边组织，痛感轻微。
激光脱毛利用了激光的“选择性光热效应”，用调解到特定波长的激光穿过表皮，直接照射毛囊。
毛囊、毛干的黑色素选择性地吸收光能，由此产生的热效应使毛囊坏死，毛发便不再生长。
激光脱毛的效果由于毛囊吸热坏死的过程不可逆，因此，激光脱毛能够达到永久脱毛的脱毛效果。
毛发生长周期的影响①因激光对退行期、静止期的毛发无明显作用，只有等这些毛发转入生长期后激光才能起作用，所以激光脱毛需要多次治疗,效果才能明显。
②如某部位毛发处于生长期的比例小，则治疗次数要增多。
反之治疗次数可减少。
③基于不同部位的毛发有不同的生长周期，每次治疗间隔也有差异。
如头部毛发有相对较短的静止期，故间隔时间可短至l月；躯干和四肢毛发静止期相对较长，因此治疗间隔以2月左右为宜。
④如某一部位的毛囊密度过高，则治疗时应适当减小激光能量。
激光脱毛适应对象激光脱毛适用于所有部位深色和浅色的毛发但对白色的毛发无效、全身各部位（上下肢、大小腿、胸部、腹部、发际、面部胡须、比基尼线外）多余的黑色毛发。
电针、药物、电镊、其它仪器脱毛无效或失败者。
激光脱毛的痛感激光脱毛是所有脱毛方法中痛感比较小的一种脱毛方法。
临床多例试验结果表明，大多数患者的感觉只是“被橡皮筋弹到”的感觉。
激光脱毛同时会给皮肤降温，降温的方式和原理有很多，但都是以4摄氏度左右的温度，很多整形医院宣传的冰点脱毛，让你不再痛感，其实都是离0°很远，因为在激光热作用下，几度的接触令人有冰敷的感觉。
请放心，如果操作人员操作熟练的话依然是很安全的。
实在需要无痛的感觉，现在的科技还是达到了无痛感的水平，另外，由于每个人身体状况不同，对疼痛的感觉也不一样。
在激光脱毛之前，会有一个“照射试验”的阶段来确定患者的痛感。
激光毛化原理及特点123讲解
目录1 前言 (1)1.1 概述 (1)1.2 冷轧薄板用途一般冷轧薄板和毛化板的区别 (2)2 激光毛化原理 (4)2.1 激光产生原理 (4)2.2 激光毛化原理 (7)2.2.1 激光毛化轧辊 (7)2.2.2 钢板的毛化 (9)2.3激光毛化的分类 (10)2.3.1 CO2激光毛化系统 (10)2.3.2 YAG激光毛化系统 (11)2.4 激光毛化的主要特点 (12)2.5 不同毛化方法的比较 (13)3 瑞通千里激光设备有限公司生产的YAG激光毛化设备 (15)3.1 LT S-YAG型激光毛化系统主要组成部分 (15)3.2 主要技术参数 (15)3.3 装备主要型号 (16)3.4 生产工艺 (16)3.5 应用范围 (16)3.6 LTS-YAG激光毛化装备的主要特点 (16)3.7 市场前景 (17)激光毛化原理与特点一前言1.1 概述随着国民经济的快速发展，各行各业对金属板带箔的质量要求越来越高，用户希望毛化板能够达到国外新产品的品质。
据权威部门统计：2006年，我国共产钢材44685万吨，与上年同期相比，净增9172万吨，增幅达24.45%。
其中2006年，我国共产冷轧薄板3706万吨。
跟上年同期相比，净增1024万吨，增幅达39.11％。
即冷轧薄板的增幅比钢材增幅高14.66%。
2006年，我国冷轧薄板进口70.24万吨，跟上年同期相比，锐减56.92万吨，减幅为48 .79%。
同样，2006年，我国出口冷轧薄板46.35万吨，跟上年同期相比，猛增29.38万吨，增幅为173.2%。
表明我国冷轧薄板产品饱和的端倪开始出现，下一轮冷轧薄板的市场竞争将白热化。
图1.1 轧辊与冷轧板毛化冷轧薄钢板是由表面经毛化处理的轧辊轧制而成的，钢铁工业轧辊毛化技术发展经了了三个阶段：①六七十年代的喷丸毛化技术（ Shot blasting）,（图1.2）所示,使用硬质砂丸高速喷向辊面实现轧辊表面毛化，从而在轧辊表面砸出密密麻麻的小坑。
冷轧辊激光毛化技术应用研究
图 １ 轧辊表面条纹状色差缺陷
２．２ 轧辊表面亮线缺陷
联系人：陈战锋，工程师，河南．安阳（４５５００４） ，安阳钢铁股份有限公司冷轧公司； 收稿日期：２０１８—３—４
∗
· １０ · 河 南 冶 金 ２０１８ 年第 ３ 期
激光毛化是利用脉冲发生装置，将激光器产生 的连续高能量激光束，分割成高重复频率的脉冲激 光，脉冲激光束聚焦照射在匀速旋转的轧辊表面，形 成若干有序或无序排列的微小熔池，同时辅以一定 成分和压力的气体，沿某角度侧吹熔池中的熔融金 属，使其按要求堆积到熔池边缘。 激光脉冲作用停
止后，熔池熔融金属靠轧辊自身热传导作用迅速冷 却，形成表面硬化的坑边凸台和微坑结构。 与此同 时，激光脉束在滑台的带动下以一定速度匀速沿 轧辊轴向运动，在整个轧辊表面形成若干有序或无 序排列的相变质点（ 毛化坑和坑边凸台） ［２］ 。 ２ 激光毛化缺陷分析 ２．１ 轧辊表面条纹状色差缺陷
∗
陈战锋 琚艳军 李龙飞
（ 安钢钢铁股份有限公司）
摘要 针对冷轧生产中带钢毛化质量问题，开展轧辊激光毛化工艺研究，毛化后采取镀铬工艺，减少或消除了带钢 表面条纹状色差缺陷、亮线缺陷、粗糙度不均匀和过钢量偏低等问题，进而提高轧辊毛化质量、降低轧辊消耗、节约 生产成本，有利于开发冷轧高档次产品。 关键词 激光毛化 轧辊毛化 冷轧辊
０ 前言 为了改善冷轧薄带钢的深冲性能、涂镀性能和
表面质量，在冷轧薄带钢生产工艺中，要求对冷轧工 作辊的辊面进行毛化处理，然后轧制出满足用户特 殊工艺要求的冷轧毛化钢板。 一般地，汽车用钢和 高档次家电用钢要求 Ｒａ ０．８ μｍ ～ １．２ μｍ，ＲＰｃ 值大 于 ８０，冲压成形过程中，毛化钢板上的致密微小凹 坑可储存润滑剂，改善润滑条件。 毛化钢板表面粗 糙，可以有效增大与涂层之间的接触面积，增强油漆 吸附能力和锌层附着性。 Ｒａ 也是轧机换辊的重要 依据，当 Ｒａ 衰减超过 １５％ 时就需要考 虑 换 辊［１］ 。 平整轧制时，轧辊毛化的表面特征会压印到带钢表面 上，因此提高轧辊毛化质量也就相当于提高成品带钢 的表面质量。 轧辊毛化能够提高轧辊的使用寿命、改 善冷轧生产工艺、提高成品带钢的表面鲜映度和性能 等。 激光轧辊毛化粗糙度压印率一般为 ４０％ ～ ６０％， 结合冷轧薄带钢表面质量要求，研究轧辊毛化工艺参 数，消除轧辊毛化缺陷，提高毛化轧辊使用寿命。 １ 激光毛化工作原理
激光的原理与特点
激光的原理与特点
激光，是指具有高度一致的光波振荡特性的一种光束。
激光的原理是通过三级系统（包括基态、激发态和亚稳态）之间的电磁辐射相互作用而产生的。
具体来说，激光的原理包括光放大、光共振、正反馈等。
激光的特点主要有以下几个方面：
1. 高度的单色性：激光的频率非常纯净，只有极少的频率成分，因此它具有非常高的单色性。
这是由于激光光波是由一个频率极为准确的谐振振荡系统所产生的。
2. 高度的方向性：激光光束具有非常高的方向性，激光光束在传播过程中很少发生散射，能够以非常窄的角度进行定向传播。
这是由于激光的振荡介质是一个长而细的谐振腔。
3. 高度的相干性：激光光束具有非常高的相干性，所有的光波的振幅和相位都高度一致。
这是由于激光光波是由许多同样频率和相位的原子或分子发射的。
4. 高度的能量密度：激光光束具有非常高的能量密度，能够集中大量的能量在一个很小的空间范围内。
由于激光的强度非常大，因此它可以用来进行高精度的切割、焊接等工业加工。
总之，激光作为一种特殊的光线，具有高度的单色性、方向性、相干性和能量密度，这些特点使得激光被广泛应用于科学、医学、工业等多个领域。
光纤激光毛化技术说明
电源调制式光纤激光毛化技术说明2010年左右，国际光纤激光器厂家SPI和IPG根据中小型焊接机和薄板切割的市场需求，开发出电源调制式光纤激光器，主要用于替代低频率大脉冲灯泵浦准连续YAG激光器。
此后，国内激光毛化设备厂家逐步采用了400W和500W （500W以上的激光器调制频率只能低于10KHz，加工效率极低）的连续激光器通过电源调制的方式产生脉冲激光进行激光毛化加工。
2011年以前的激光毛化设备普遍采用了激光器和车床分离的结构，由于光程差的存在，轧辊两端的粗糙度偏差高达30%以上，根本无法满足中高端冷轧板的生产需求。
采用电源式光纤激光毛化设备能解决传统激光毛化设备轧辊两端粗糙度均匀性问题，但由于激光器的峰值功率低、调制脉宽比较宽、占空比小及激光功率利用率低等不足，因此该激光毛化设备加工的毛化效果存在毛化效率低、轧辊过钢量极低及毛化点呈有序椭圆形等缺点。
最核心的是，电源调制光纤激光毛化设备加工的激光毛化点是规则椭圆形，仿无序毛化方式是通过把毛化点排列打乱而实现，该方案牺牲了轧辊表面的粗糙度均匀性，存在原理性弊端，无法同时实现微观无序和宏观粗糙度均匀，光纤调制式激光毛化设备无法满足中高端冷轧板生产要求。
经过我国相关冷轧厂设备采购使用的数据，2011年~2017年采购的光纤激光毛化设备报废率高达50%以上。
1、电源调制光纤器的原理市场上现有光纤激光毛化设备用于轧辊毛化的主体方式是采用增益调制的方式对光纤激光器进行调制，从而对轧辊表面进行激光毛化加工，其光纤激光器调制原理图如图1所示。
图2 连续激光输出图3 电源调制激光输出以SPI400W光纤激光器为例，图2为激光器连续激光输出控制方式，采用连续的TTL触发信号对LD进行控制，实现Po=400W的连续激光输出；图3为采用周期性方波的TTL信号对LD进行控制，实现Po=400W的周期性方波激光输出。
2、电源调制光纤激光毛化技术原理电源调制光纤毛化技术采用的是SPI400W或IPG500W光纤激光器为激光源，直接通过周期性方波TTL信号触发LD，占空比输出宽脉冲激光，通过控制激光脉冲的调制频率和脉宽使激光毛化点在轧辊圆周方向的点阵排列不均匀而破坏轧辊圆周方向螺旋线的规则性。
航天铝合金表面脉冲激光毛化工艺及其胶接性能
航天铝合金表面脉冲激光毛化工艺及其胶接性能在探索宇宙的无尽征程中，航天器如同勇敢的航海者，而其材料的选择与处理技术则是决定这趟旅程能否成功的关键。
其中，航天铝合金以其轻质、高强度的特性，成为构建这些星际飞船的骨架。
然而，正如航海者需面对汹涌澎湃的海浪，航天器在外太空极端环境下也必须应对各种挑战。
为此，科研人员研发了一项创新技术——表面脉冲激光毛化工艺，它如同给铝合金穿上一层“护甲”，极大提升了材料的胶接性能。
这项技术的核心在于使用高能脉冲激光对铝合金表面进行微细加工，形成数以百万计的微小凹陷。
这些凹陷，可以比喻为地表上的无数小坑，它们的存在显著增加了材料表面的粗糙度。
这种粗糙度的提升，就像是为光滑的冰面撒上了一层砂砾，极大地增强了摩擦力，从而使得铝合金与其他材料的结合更为牢固。
通过这种毛化处理，铝合金表面的粘接力得到了夸张般的提升。
如果将未经处理的铝合金比作平滑的镜面，那么经过毛化处理后的铝合金则犹如布满钩刺的魔术贴，其粘接效果之强，仿佛能够直接对抗地心引力。
这一改变，对于提升航天器的结构稳定性和耐久性具有不可估量的价值。
然而，技术的革新并非没有代价。
脉冲激光毛化工艺虽然显著提高了铝合金的粘接能力，但也带来了成本的增加。
每一束激光的发射，都如同精确制导的导弹，需要高精度的控制和昂贵的设备支持。
此外，这种工艺对操作环境的要求极高，稍有不慎就可能导致材料表面的损伤，好比是在细腻的丝绸上进行刺绣，任何微小的失误都会破坏整体的美感。
尽管存在这些挑战，脉冲激光毛化工艺的应用前景依然被广泛看好。
它不仅能够提升铝合金的性能，还为其他材料的处理提供了新的思路。
科研人员正在不断探索，试图找到降低成本、提高效率的方法，以便这项技术能够更广泛地应用于航空、航天乃至更多领域。
综上所述，航天铝合金表面脉冲激光毛化工艺无疑是一项革命性的技术进步。
它不仅极大地提升了材料的胶接性能，还为未来材料科学的发展开辟了新的道路。
尽管面临成本和技术挑战，但随着科研的深入和技术的成熟，相信这项技术将在人类探索宇宙的伟大征程中发挥更加重要的作用。
激光毛化技术特点(精)
工艺特性
粗糙度形成方式 粗糙度范围 （μm）
喷丸毛化
随机 1.5~5.0
电火花毛化
随机 1.0~6.0
电子束毛化
随机和规则 随意
激光毛化
规则 ≤10
均匀性
效率（min~60
好
30~35
好
60~120
应用
成熟
研发
未应用
成熟
小 结
1、激光毛化技术具有粗糙度稳定、被处理工件使用寿
图1 激光毛化冷轧辊表面形貌
激光毛化技术特点
2、提高使用寿命：以轧辊激光毛化为例，激光束快速对轧辊表 面加热并快速冷却，也即相当于对轧辊进行了一次快速激光淬火， 因此可提高轧辊硬度，毛化辊的轧钢量是没毛化辊的两倍以上。
图2 激光毛化与其他轧辊使用寿命对比
激光毛化技术特点
3、不受被处理基材硬度限制：激光毛化技术能满足所有材料的
命高、不受基材硬度限制、费用低、无污染等特点; 2、与其他毛化工艺相比，毛化点阵规则，粗糙度可控、
均匀性好等，在现有成熟应用工艺中较有优势，但也存在
效率较低的缺点。
作业思考题
1、激光毛化技术具有哪些特点？ 2、激光毛化技术与现有其他毛化工艺相比，还存在哪方面 劣势？
激光毛化技术特点
课程：激光表面改性技术
主讲教师：林继兴
激光毛化技术特点
教学目标 通过本次课程的学习，掌握激光毛化 技术特点，了解激 光毛化与其他毛化技术的区别。
激光毛化技术特点
1、粗糙度稳定：使用激光毛化技术对轧辊表面进行毛化加工，
轧辊表面的粗糙度均匀性好、粗糙度稳定性高，可重复性好，粗糙
度稳定，通常在±3%以内，且表面粗糙度 Ra 在 1~10μm 范围内可 调；
激光表面改性技术——激光毛化技术讲解
2014项目申请表主要性能、特点、应用范围及市场前景：一、主要性能、特点激光毛化技术（Laser Texturing或Laser Surface Texturing，LT、LST）是将经过特殊调制的高能量密度脉冲激光束聚焦后照射到材料表面，材料吸收激光能量后温度升高，并产生熔化、气化形成光致等离子体等阶段。
使材料在表面一个微小区域内熔化，形成熔池。
在表面张力或辅助气体的作用下，熔池会发生变形。
当光束停止照射时，由于快速的热传导，熔池会很快凝固，这样就会形成一个边缘微凸的毛化坑，如果需要还可以将一定成分的辅助气体吹向熔池，以得到特定形貌的毛化坑。
通过控制激光束和材料的相对运动，就可以在材料表面形成一系列均匀分布的毛化坑。
材料表面的激光毛化过程中的组织变化，相当于是一次快速激光淬火，即相变硬化过程，可以提高被加工材料（如轧辊等）的表面硬度及耐磨性，从而提高其使用寿命。
与传统的喷丸毛化处理及电火花毛化处理技术相比，激光毛化技术具有如下特点：1.可控性高，通过控制激光毛化过程及辅助气体量的大小，在材料表面可以得到任意的毛化形貌及粗糙度；2.环境友好，毛化过程中，不产生任何对环境有害的物质；3.毛化表面的性能可控，可通过改变激光毛化的气体氛围或通过在需毛化的材料表面预铺设相应的材料，在毛化过程中，调控毛化层组织，实现毛化层所需的性能要求；4.工艺流程简约，激光毛化对材料表面要求较低，无需预处理；5.加工速度快，性价比高；6.加工材料不受限制，激光毛化技术是利用激光热效应的原理，可在任意金属及非金属表面实现毛化处理；7.克服毛化过程中出现的划痕、边浪。
二、应用范围及市场前景在工业生产微细化、精密化、智能化、自动化的快速发展的今天，涉及了光学、摩擦学、生物医学、材料学、流体动力学等，具有高可控性、高效率、高性能、高性价比、高附加值和环境友好特性的激光毛化技术，适用于任意材料的表面毛化处理领域，如钢铁轧板及轧辊的表面毛化，具有极好的市场及发展前景。
毛化介绍
图四
图五
图五在脉间阶段电压下降到0并保持在这个 水平。蒸汽泡内破裂，残留的材料被冲到 周围的绝缘油中。气体以泡沫的形式从绝 缘油箱的表面溢出。在下个脉冲作用之前， 情况变的稳定。
图六是为下一个脉冲准备的正确的脉间情 形
图六
2、验收指标
喷丸毛化（SBT）
喷丸毛化是最传统的毛化方法，其利用高 速旋转地离心轮将具有尖锐边缘、高硬度 的冲击材料（一般为钢丸）加速喷向欲毛 化的轧辊，当冲击粒子撞击到轧辊表面时， 在轧辊表面“切割”下细小的金属微粒， 轧辊表面的毛化形貌具有随机性和不均匀 性，目前冷轧产品很少使用此方法。
激光毛化（LT）
1、设备简介
薄板厂毛化是采用电火花毛化技术，厂家 是萨克拉德。 可毛化辊的范围为300—800mm，辊身粗糙 度范围为0.5—12um。毛化速度范围为10— 100mm/min。电流范围1—31A，放电时间5— 999us,断电时间5—999us,电极数为12。年平均 毛化轧辊数为1825。毛化熔池容量为20L。
2、毛化原理
图1作用了的点火电压，电压上升同时绝缘 油中主要来自添加剂的颗粒开始形成一个 穿过间隙的导电桥。在这阶段绝缘油仍保 持不导电也没有电流流过。如果这时绝缘 油中没有颗粒或颗粒浓度很低，间隙的击 穿就不会实现。
图一
图二
图2绝缘油在点火延迟后击穿，并变成导电 的，电压开始下降，绝缘油发生局部电离， 通过导电桥产生电离子放电的第一阶段。 电流开始在低电压打毛回路流动
2）、在罩式炉退火中，由于轧辊毛化后轧制的卷板，板 表面有无数的凸台、凹坑，使卷板内板与板之间的缝隙及 摩擦力明显增大，从而改善了气体在板面与板面之间的流 动状态。具体表现在： ①由于缝隙大且均匀能有效防止板与板之间的粘贴现 象，同时能提高软化效果。 ②由于气体流动性好，更有利于挥发和还原板面的杂 物，减少“黄”、“黑”斑，改善板面的外观质量。 ③由于摩擦力增加，可有效防止塔卷（滑套）的产生， 便于吊装及板卷在罩式炉火的堆放（有不少单位由于塔卷 的产生及卷径不够，导致了罩式退火炉实际产能小于设计 产能的要求，制约了轧机产能的发挥）。 ④能节约一定的N2和H2及退火时间，并有助于板材软 化效果的均匀性（由于H2的导热系数是N2的6倍，用全H2 效果更佳）。
特种加工技术——激光加工的基本原理和特点
特种加⼯技术——激光加⼯的基本原理和特点⼀、激光加⼯的基本原理激光是⼀种通过⼊射光⼦的激发使处于亚稳态的较⾼能级的原⼦、离⼦或分⼦跃迁到低能级时完成受激辐射所发出的光。
由于这种受激辐射所发出的光与引起这种受激辐射的⼊射光在相位、波长、频率和传播⽅向等⼏⽅⾯完全⼀致，因此激光除具有⼀般光源的共性之外，还具有亮度⾼、⽅向性好、单⾊性好和相⼲性好四⼤特性。
激光的上述优异特性是普通光源望尘莫及的。
由于激光的单⾊性好和具有很⼩的发散⾓，因此在理论上可聚焦到尺⼨与光波波长相近的⼩斑点上。
其焦点处的功率密度可达107~1011 W/m 2 ，温度可⾼⾄上万摄⽒度，使任何坚硬的材料都将在瞬时(<10-3>⼆、激光加⼯的特点激光加⼯就是利⽤材料在激光照射下瞬时急剧熔化和⽓化，并产⽣强烈的冲击波，使熔化物质爆炸式地喷溅和去除来实现加⼯的。
由于激光具有的宝贵特性，因此就给激光加⼯带来如下⼀些其他⽅法所不具备的可贵特点。
(1)激光加⼯过程中，激光束能量密度⾼，加⼯速度快，并且是局部加⼯，对⾮激光照射部位没有影响或影响极⼩。
因此，其热影响区⼩，⼯件变形⼩，后续加⼯量⼩。
(2)属于⽆接触加⼯，加⼯速度快，⽆噪声，对⼯件不污染。
(3)由于激光易于导向、聚集和发散，可以使光束改变⽅向，与数控机床、机器⼈连接来构成各种加⼯系统，适⽤于⾃动化。
(4)可以对多种⾦属、⾮⾦属进⾏加⼯，特别是可以加⼯⾼硬度、⾼脆性及⾼熔点的材料。
(5)可以通过透明介质对密闭容器内的⼯件进⾏各种加⼯。
(6)激光加⼯不受电磁⼲扰，与电⼦束加⼯相⽐，不需要真空环境，也不会产⽣X射线，是⼀种⽆公害加⼯。
激光毛化技术(内容清晰)
激光毛化技术在冶金行业的应用一、技术介绍●基本描述1 工艺概述为了改善冷轧薄钢板的板型、深冲性、延伸率和涂镀性能，在冷轧薄板生产工艺中，要求对冷轧工作辊的辊面进行毛化处理，然后轧制出满足用户特殊（加工）工艺要求的冷轧毛化钢板。
目前用以满足轧辊毛化处理的技术有：喷丸毛化（ＳＢ）技术、电火花毛化（ＥＤＴ）技术、激光毛化技术等。
这些技术按粗糙度形貌类型来分，可分为无规则分布和可设定式分布的两种类型。
喷丸毛化（ＳＢ）和电火花毛化（ＥＤＴ）属于无规则分布的粗糙度形貌类型，激光毛化则属于可设定式分布的粗糙度形貌类型。
激光毛化轧辊技术，为轧辊毛化的最新技术。
本设备采用可设定式分布的CO2激光毛化冷轧辊的工艺是：轧辊在毛化加工之前，需经磨床磨削加工，CO2去除肉眼可见的全部缺陷，使轧辊表面粗糙度值R＝0.2-0.7μm范围内，且表a面的粗糙度要均匀；然后将轧辊吊至本设备上安装后，由计算机控制的脉冲激光束经聚焦后打击到轧辊表面，形成许多小坑；每个小坑中间下凹，低于轧辊表面约11μm，环绕凹坑边缘的凸起部份高于轧辊表面约6μm，最高凸起可达0.2mm。
这些小坑的几何分布是沿着辊身周向一条升角恒定的螺旋线而密集分布的。
小坑周向间距可控，其范围是0.2-0.3mm。
螺旋线的线距可控，其范围也是0.2-0.3mm。
由此在轧辊表面形成可预控的粗糙度值（Ra）和密度值（S），其均匀性极好。
小坑的形貌亦可预控调整，从而形成各种不同的表面织构。
满足不同用户的各种工艺要求。
本设备可广泛用于以下工艺过程1.1 用于平整机的工作辊。
使钢板（带钢）表面最终形成满足用户对粗糙度值、密度值以及其他特殊表面构造和形貌的要求。
有利于钢板（带钢）在再成形过程中的延伸冲压效果，减少冲压件表面划伤，保证冲压件均匀变形，减少模具受力及损耗。
可根据用户的需要，生产出各种汽车用板、家电用板、轻工用板、防伪板、造币板、异面织构板、特制花纹板、激光乌泽板（Laser Matte Steel）等。
激光加工的工作原理特点及应用
激光加工的工作原理特点及应用1. 工作原理激光加工是利用激光束对材料进行切割、焊接、打孔等加工过程的一种先进技术。
其工作原理主要包括以下几个方面：1.1 激光的发射原理激光是一种特殊的光束，具有高度的单色性、相干性和方向性。
激光器通过激发介质的方式将能量从外部源输入，使其与介质内的原子、分子发生相互作用产生能量，从而产生激光。
1.2 激光与材料的相互作用激光在与材料相互作用时，会产生吸收、反射、透过等过程。
其中，对于大多数材料来说，光能量会被吸收，然后转化为材料内部的热能。
1.3 激光加工过程激光加工过程包括光束聚焦、物质加热与熔化、气体吹扫等步骤。
首先，激光束经过透镜聚焦后，能量密度会增加，使材料迅速升温。
然后，材料会熔化或者挥发，完成切割或加工过程。
最后，通过气体的吹扫，将熔化的材料排出切割区域。
2. 工作特点激光加工具有以下几个显著的特点：2.1 高精度由于激光光束具有较小的聚焦直径，因此可以实现非常高的加工精度。
激光加工可以达到亚微米级别的精度，适用于对精度要求较高的行业，如电子、医疗等。
2.2 高速度激光加工速度快，可以达到每小时几米到几十米的加工速度。
相比传统机械加工方法，激光加工节省了大量的加工时间，提高了生产效率。
2.3 非接触加工激光加工是一种非接触式加工方式，光束直接作用于材料表面，无需物理接触。
这不仅避免了由于接触而导致的材料损坏和工具磨损，还能够处理复杂的形状和脆性材料。
2.4 热影响区小激光加工时，激光束的能量集中在很小的区域内，使热影响区域极小。
这种特点使得激光加工适用于对材料热变形和热影响敏感的领域。
2.5 可编程控制激光加工装备可以通过计算机编程进行控制，实现自动化。
利用CAD（计算机辅助设计）和CAM（计算机辅助制造）软件，可以实现复杂图形的加工，提高生产效率和精度。
3. 应用领域激光加工技术广泛应用于以下领域：3.1 电子工业激光加工在电子行业中被广泛应用于电路板切割、焊接、打孔等工艺。
激光原理与技术讲稿
第一章 激光的基本原理及其特性激光技术是二十世纪六十年代初发展起来的一门新兴学科。
激光的问世引起了现代光学技术的巨大变革。
激光在现代工业、农业、医学、通讯、国防、科学研究等各方面的应用迅速扩展，之所以在短期间获得如此大的发展是和它本身的特点分不开的。
激光与普通光源相比较有三个主要特点，即方向性好，相干性好和亮度高，其原因在于激光主要是光的受激辐射，而普通光源主要是光的自发辐射。
研究激光原理就是要研究光的受激辐射是如何在激光器内产生并占据主导地位而抑制自发辐射的。
本章首先从光的辐射原理讲起，讨论与激光的发明和激光技术的发展有关的各方面物理基础和产生激光的条件。
光的辐射既是一种电磁波又是一种粒子流，激光是在人们认识到光有这两种相互对立而又相互联系的性质后才发明的。
因此本章从介绍光的波粒二象性开始研究原子的辐射跃迁。
激光的产生又是光与物质的相互作用的结果，对光的平衡热辐射和光与物质的相互作用 (光的自发辐射、受激辐射、受激吸收) 的研究是发明激光的物理基础。
光谱线的宽度，线型函数是影响激光器性能的重要因素，提高激光的单色性是激光技术的发展的一个重要方向。
阐明上述这些基础后，本章最后一节讨论激光产生的条件。
1. 1 激光的特性光的一个基本性质就是具有波粒二象性。
人类对光的认识经历了牛顿的微粒说、惠更斯菲涅耳的波动说到爱因斯坦的光子说的发展，最后才认识到波动性和粒子性是光的客观属性，波动性和粒子性总是同时存在的。
一方面光是电磁波，具有波动的性质，有一定的频率和波长。
另一方面光是光子流，光子是具有一定能量和动量的物质粒子。
在—定条件下，可能某一方面的属性比较明显，而当条件改变后，另一方面的属性变得更为明显。
例如，光在传播过程中所表现的干涉、衍射等现象中其波动性较为明显，这时往往可以把光看作是由一列一列的光波组成的；而当光和实物互相作用时(例如光的吸收、发射、光电效应等)，其粒子性较为明显，这时往往又把光看作是由一个一个光子组成的光子流。
冷轧辊激光毛化工艺简介[2]
![冷轧辊激光毛化工艺简介[2]](https://img.taocdn.com/s3/m/ac9bfdc10c22590102029d98.png)
冷轧辊激光毛化工艺简介1 前言2 表面粗糙度的研究2.1 表面粗糙度的分类2.2 对表面粗糙度的控制3 各种毛化工艺的比较3.1 喷丸毛化技术3.2 电火花毛化技术3.3 激光毛化技术4 激光毛化工艺的应用4.1 激光毛化工艺可显著提高轧辊使用寿命·表面改性与细晶强化作用·毛化形貌的耐磨作用·表面应力松驰的韧化作用4.2 对冷轧生产的作用∙避免轧制时“粘钢”∙提高轧制速度和压下率∙减轻轧制“横纹”∙消除退火产生的“粘连”∙改善轧件表面质量∙在普通冷带轧机上实现异步轧制4.3 提高产品使用性能∙改善深冲性能∙提高涂装性能和鲜映度∙改善抗摩擦性能∙新板型的开发1 前言具有特殊表面形貌的冷轧薄钢板在制造业中有着广泛的应用，特别是在汽车和家电产业中。
在冷轧薄钢板的生产和应用研究中，人们发现冷轧板的一系列表面形貌参数对钢板的冲压性、涂层后光亮度等工艺性能有重要影响，而冷轧板的表面形貌在很大程度上又取决于冷轧生产过程中工作辊及平整辊的表面形貌。
实质上，轧制钢板的表面形貌是轧辊表面形貌的衰减性“拷贝”。
因此，研究、控制冷轧轧辊及冷轧钢板表面形貌的轧辊毛化技术应运而生。
轧辊毛化技术包括毛化钢板表面形貌与其工艺性能之间关系的研究、轧辊毛化工艺过程的研究及毛化设备的研制。
80年代以来，先进工业国家对轧辊毛化技术进行了许多研究并付诸工业应用，随着汽车、家电等产业的发展，对冷轧薄板提出了更高的品质要求。
冷轧钢板的表面形貌和工艺性能研究发现，为了改善冷轧钢板的冲压性能和涂层光亮度等工艺性能，描述冷轧板的表面形貌，要引入包括传统的表面粗糙度在内的一系列参数作为判据。
表面粗糙度Ra：毛化轧辊的Ra一般在l～10μm 之间。
Ra较大，有利于改善短材的冲压性能和涂层牢固度，而Ra较小时，有利于提高板材涂层后的光亮度。
峰值密度PPI：定义为每英寸长度内高度大于1.27 m（？）的表面峰值数。
PPI值越大，涂层粘着力越好。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录1 前言 (1)1.1 概述 (1)1.2 冷轧薄板用途一般冷轧薄板和毛化板的区别 (2)2 激光毛化原理 (4)2.1 激光产生原理 (4)2.2 激光毛化原理 (7)2.2.1 激光毛化轧辊 (7)2.2.2 钢板的毛化 (9)2.3激光毛化的分类 (10)2.3.1 CO2激光毛化系统 (10)2.3.2 YAG激光毛化系统 (11)2.4 激光毛化的主要特点 (12)2.5 不同毛化方法的比较 (13)3 瑞通千里激光设备有限公司生产的YAG激光毛化设备 (15)3.1 LT S-YAG型激光毛化系统主要组成部分 (15)3.2 主要技术参数 (15)3.3 装备主要型号 (16)3.4 生产工艺 (16)3.5 应用范围 (16)3.6 LTS-YAG激光毛化装备的主要特点 (16)3.7 市场前景 (17)激光毛化原理与特点一前言1.1 概述随着国民经济的快速发展，各行各业对金属板带箔的质量要求越来越高，用户希望毛化板能够达到国外新产品的品质。
据权威部门统计：2006年，我国共产钢材44685万吨，与上年同期相比，净增9172万吨，增幅达24.45%。
其中2006年，我国共产冷轧薄板3706万吨。
跟上年同期相比，净增1024万吨，增幅达39.11％。
即冷轧薄板的增幅比钢材增幅高14.66%。
2006年，我国冷轧薄板进口70.24万吨，跟上年同期相比，锐减56.92万吨，减幅为48 .79%。
同样，2006年，我国出口冷轧薄板46.35万吨，跟上年同期相比，猛增29.38万吨，增幅为173.2%。
表明我国冷轧薄板产品饱和的端倪开始出现，下一轮冷轧薄板的市场竞争将白热化。
图1.1 轧辊与冷轧板毛化冷轧薄钢板是由表面经毛化处理的轧辊轧制而成的，钢铁工业轧辊毛化技术发展经了了三个阶段：①六七十年代的喷丸毛化技术（ Shot blasting）,（图1.2）所示,使用硬质砂丸高速喷向辊面实现轧辊表面毛化，从而在轧辊表面砸出密密麻麻的小坑。
但这种毛化工艺高噪音、大粉尘和高功耗。
而且具有轧辊表面区域硬度、喷丸尺寸和冲击速率以及冲击角的随机性、不均匀性、难以控制和重复性不好等缺陷，加之处理成本较高，目前已经在发达国家中被激光毛化技术和电火花毛化技术所取代。
②七八十年代电火花毛化技术（Electron-discharge texturing）,（图1.3）所示，基本原理是将轧辊和石墨电极浸放在绝缘油中，轧辊旋转过程中，石墨电极与轧辊之间施加脉冲电压，在一定条件下，电极与轧辊间发生击穿放电现象，放电产生的正负离子在电场的加速作用下分别轰击轧辊表面和电极表面，脉冲轰击能量使轧辊局部温度超过其熔点，造成轧辊表面局部熔化或气化。
脉冲间隙，无放电现象发生，原先脉冲放电期间产生的金属液滴会在从熔坑溅出到绝缘油过程中冷凝，造成轧辊表面形成一系列凹坑。
大多数钢企只是认为其形貌的均匀性、保持性比喷丸毛化好。
但此种工艺存在着轧辊使用寿命短、设备维修率高、耗电量大、维修不方便和油污染严重等问题③近期才诞生的激光毛化技术（laser texturing）,采用高能量密度、高重复频率的脉冲激光在冷轧辊表面按预定形貌和几何分布进行熔凝造形，再使用毛化轧辊轧制出高品质的冷轧薄板。
激光毛化与喷丸毛化和电火花毛化相比，优点有：轧辊硬度高，延长使用寿命，可提高12.5%以上，如昆钢冷轧厂的试用表明：以往未经过毛化处理的平整机工作辊平均换辊周期为200顿/对，经激光毛化处理后，使用周期可达600顿/对；轧辊表面粗糙度均匀、可控，能明显改善毛化板深冲性能和涂镀性能；激光毛化过程中无噪声、无污染。
图1.3 电火花毛化原理图1.轧辊2.电解液3.电极4.毛化头5.高压电火6.低压电火7.选择电流8.机械脉冲图1.2机械喷丸激光毛化在国际毛化领域具有前瞻性和市场前景，国家对这项技术高度重视，早就纳入了“八五”时期重点攻关课题。
90年代，我国工业、科研及高校分别采用带有机械调制器的大功率Co2激光设备及带有调Q开关的大功率YAG激光设备，对轧辊进行表面毛化处理，取得了良好效果。
但激光毛化设备还远没有达到市场化，部分原因是宣传的力度不够，厂商没有深入和足够的了解激光毛化相比于传统毛化工艺的优劣。
目前激光毛化已成功应用于我国各类冷轧薄板、精密带钢和特殊带钢的生产，国内使用激光毛化设备的有宝钢、武钢、昆钢、济钢等大型钢厂，随着激光毛化市场的成熟，越来越多的中、小型钢厂将采用激光毛化这一新的工艺。
在冷轧板竞争如此激烈的今天，激光毛化也为很多冷轧薄板厂商指明了活路。
主要有两条依据，一是目前世界上激光毛化板的质量最好。
美国一批冷轧钢板公司的资深专家，对下个世纪的冷轧薄板的质量档次提出了划分的标准。
他们认为：一类产品是激光毛化板，二类产品是电火花毛化板；三类产品是其他类别的板。
这个标准的正确性，已经得到武钢、昆钢、济钢和唐山建龙的证实。
广大客户也纷纷认为，激光毛化板在包括涂镀性能、深冲性能在内的质量明显优于电火花毛化板的质量。
依据之二是目前世界上激光毛化板的成本最低, 激光毛化工艺与电火花毛化工艺相比，设备价格以及运行费用都要低得多，每对轧辊的过钢量增加一倍，降低了轧辊消耗量。
因此，采用激光毛化冷轧薄板可为企业降低成本，提升利润空间。
1.2 冷轧薄板用途？一般冷轧薄板和毛化板的区别？冷轧板与热轧板是相对应的，它们之间的区别不在冶炼过程，而是在于轧钢温度，或者说轧钢终止温度。
终轧温度低于钢材再结晶温度就成为冷轧钢板。
热轧容易轧制，轧钢效率高，但热轧条件下钢材易氧化，产品表面是黑灰暗淡的。
冷轧过程为了消除加工硬化要进行中间退火，所以成本高，但冷轧钢板表面光亮，质量好，尺寸精度高，可以直接用来加工成品。
冷轧板带用途很广，如汽车制造、电气产品、机车车辆、航空、精密仪表、食品罐头等。
具有特殊毛化表面形貌的冷轧薄钢板在制造业中有着广泛的应用。
在冲压成形过程中，毛化钢板上的致密微小凹坑可储存润滑剂，改善润滑条件；同时毛化表面使涂料和钢板表面的接触面积增大，增强了对油漆的吸附能力。
毛化冷轧钢板附加价值极高。
二激光毛化原理2.1 激光产生原理了解物质的结构，与及光的辐射和吸收的原理：图2.1 碳原子示意图物质由原子组成。
图2.1是一个碳原子的示意图。
原子的中心是原子核，原子的外围布满着带负电的电子，绕着原子核运动。
有趣的是，电子在原子中的能量并不是任意的。
这些电子会处于一些固定的「能阶」，不同的能阶对应于不同的电子能量。
为了简单起见，我们可以如图一所示，把这些能阶想象成一些绕着原子核的轨道，距离原子核越远的轨道能量越高。
此外，不同轨道最多可容纳的电子数目也不同，例如最低的轨道 (也是最近原子核的轨道最多只可容纳 2 个电子，较高的轨道则可容纳 8 个电子等等。
这样的模型足以帮助我们说明激光的基本原理。
电子可以透过吸收或释放能量从一个能阶跃迁至另一个能阶。
例如当电子吸收了一个光子时，它便可能从一个较低的能阶跃迁至一个较高的能阶 (图二 a。
同样地，一个位于高能阶的电子也会透过发射一个光子而跃迁至较低的能阶 (图二b。
在这些过程中，电子吸收或释放的光子能量总是与这两能阶的能量差相等。
由于光子能量决定了光的波长，因此，吸收或释放的光具有固定的颜色。
图2.2 原子内电子的跃迁过程当原子内所有电子处于可能的最低能阶时，整个原子的能量最低，我们称原子处于基态。
图一显示了碳原子处于基态时电子的排列状况。
当一个或多个电子处于较高的能阶时，我们称原子处于受激态。
前面说过，电子可透过吸收或释放在能阶之间跃迁。
跃迁又可分为三种形式﹕1.自发吸收 - 电子透过吸收光子从低能阶跃迁到高能阶 (图2.2 a。
2.自发辐射 - 电子自发地透过释放光子从高能阶跃迁到较低能阶 (图2.2 b。
3.受激辐射 - 光子射入物质诱发电子从高能阶跃迁到低能阶，并释放光子。
入射光子与释放的光子有相同的波长和相，此波长对应于两个能阶的能量差。
一个光子诱发一个原子发射一个光子，最后就变成两个相同的光子 (图2.2 c。
图2.3 红宝石激光的示意图激光基本上就是由第三种跃迁机制所产生的。
图2.3显示红宝石激光的原理。
它由一枝闪光灯，激光介质和两面镜所组成。
激光介质是红宝石晶体，当中有微量的铬原子。
在开始时，闪光灯发出的光射入激光介质，使激光介质中的铬原子受到激发，最外层的电子跃迁到受激态。
此时，有些电子会透过释放光子，回到较低的能阶。
而释放出的光子会被设于激光介质两端的镜子来回反射，诱发更多的电子进行受激辐射，使激光的强度增加。
设在两端的其中一面镜子会把全部光子反射，另一面镜子则会把大部分光子反射，并让其余小部分光子穿过﹔而穿过镜子的光子就构成我们所见的激光。
图2.4 粒子数反转的状态产生激光还有一个巧妙之处，就是要实现所谓粒子数反转的状态。
以红宝石激光为例 (图2.4，原子首先吸收能量，跃迁至受激态。
原子处于受激态的时间非常短，它便会落到一个称为亚稳态的中间状态。
原子停留在亚稳态的时间很长。
电子长时间留在亚稳态，导致在亚稳态的原子数目多于在基态的原子数目，此现象称为粒子数反转。
粒子数反转是产生激光的关键，因为它使透过受激辐射由亚稳态回到基态的原子，比透过自发吸收由基态跃迁至亚稳态的原子为多，从而保证了介质内的光子可以增多，以输出激光图2.5 普通灯光与激光的比较激光透过受激辐射产生，有以下三大特性 (图2.5﹕1.激光是单色的，在整个产生的机制中，只会产生一种波长的光。
这与普通的光不同，例如阳光和灯光都是由多种波长的光合成的，接近白光。
2.激光是相干的，所有光子都有相同的相，相同的偏振，它们迭加起来便产生很大的强度。
而在日常生活中所见的光，它们的相和偏振是随机的，相对于激光，这些光就弱得多了。
3.激光的光束很狭窄，并且十分集中，所以有很强的威力。
相反，灯光分散向各个方向转播，所以强度很低。
2.2 激光毛化的原理激光的毛化包括轧辊的毛化和钢板（带）的毛化2.2.1 激光毛化轧辊: 用高能量密度（104－106w/cm2）、高重复频率（每秒数千次至上万次）的脉冲激光束聚焦照射到轧辊表面，轧辊表面作旋转运动，形成若干微小熔池，辅以一定成分和压力的气体沿一定角度侧吹熔池中的熔融物，使其按一定要求堆积到熔池边缘，当光脉冲移开工作点后，微坑熔融物靠轧辊自身热传导作用迅速冷却，形成具有一定形貌的表面硬化的微坑和坑边凸台结构。
同时，激光脉冲束以一定速度沿轧辊轴向作匀速运动，速度的快慢可调，在整个辊面形成相变刚性质点（毛化坑和坑边凸台）。
（如图2.6-2.8）图2.6：co 激光毛化微坑和坑边凸台图2.7：轧辊面上的微坑和硬质点图2.8：激光毛化辊面放大图（×80）微凸体激光毛化形貌形成的机理分析目前，激光毛化轧辊表面主要为“火山口”形貌，（如图2.9所示）图2.9 YAG激光毛化微凸台形貌实践证明该种形貌轧制的钢板表面形貌得到很大提高。