ВЛИЯНИЕ МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЛУЧА НА ГЕОМЕТРИЮ ЗОНЫ ОПЛАВЛЕНИЯ ПРИ ЛАЗЕРНОЙ ЗАКАЛКЕ СТАЛИ 40X

  • Павел Александрович Огин Тольяттинский государственный университет
  • Дмитрий Львович Мерсон Тольяттинский государственный университет
  • Сергей Игоревич Яресько Самарский филиал Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наук
Ключевые слова: лазерная закалка, оптоволоконный лазер, зона оплавления, зона термического влияния

Аннотация

Повышение эксплуатационных характеристик рабочих поверхностей деталей машин, технологической оснастки и металлорежущего инструмента актуально для современной промышленности. Одним из наиболее интенсивно развивающихся методов повышения износостойкости поверхностей трения является лазерная закалка. Лазерная закалка обрабатываемой поверхности возможна из жидкого или твердого состояния. При лазерной закалке из жидкого состояния достигаются наибольшие значения глубины и ширины упрочненного слоя. Для большой номенклатуры корпусных деталей возможно применение лазерной закалки с оплавлением поверхности. В связи с этим изучение структуры зоны упрочнения и выбор режимов, при которых достигаются максимальные характеристики упрочненного слоя, актуально для реализации технологии лазерного закалки в производственных условиях. В работе представлены результаты экспериментальных исследований влияния мощности излучения квазинепрерывного оптоволоконного иттербиевого лазера и скорости движения луча лазера на геометрию зоны оплавления стали 40Х без учета изменения геометрии зоны термического влияния. На поверхности образцов с размерами 30Х10Х5 мм с помощью лазерного излучателя ЛК-150/1500-QCW-AC формировали одиночный термический след с отчетливо заметной зоной оплавления, поперечное сечение которого в дальнейшем изучали при помощи микроскопа ЛабоМет-1. В результате изучения геометрических характеристик поперечного сечения зоны оплавления установлены режимы обработки, при которых изменяется внешний вид сечения зоны оплавления, определены ее ширина и глубина в зависимости от мощности лазерного излучения. Установлены режимы лазерной обработки, при которых достигается наибольшая разница между глубиной зоны оплавления и глубиной кратера, образующегося на поверхности стали.

Биографии авторов

Павел Александрович Огин, Тольяттинский государственный университет
аспирант
Дмитрий Львович Мерсон, Тольяттинский государственный университет
доктор физико-математических наук, профессор
Сергей Игоревич Яресько, Самарский филиал Физического института имени П.Н. Лебедева Российской академии наук
доктор технических наук

Литература

1. Козаков А.Т., Яресько С.И., Сидашов А.В. Модификация и анализ поверхности сталей и сплавов. Ростов н/Д.: ФГБОУ ВПО РГУПС, 2015. 378 с.
2. Скрипченко А.И. Тестирование процесса закалки сталей излучением волоконных лазеров // РИТМ. 2007. № 5. С. 52–53.
3. Попов В. Лазерное упрочнение сталей: сравнение волоконных и СО2-лазеров // Фотоника. 2009. № 4. С. 18–21.
4. Сомонов В.В., Цибульский И.А. Эффективность использования волоконных лазеров для лазерной закалки изделий в промышленности // Металлообработка. 2014. № 1. С. 9–12.
5. Lee J.-H., Jang J.-H., Joo B.-D., Son Y.-M., Moon Y.-H. Laser surface hardening of AISI H13 tool steel // Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition). 2009. Vol. 19. № 4. P. 917–920.
6. Kim J.-D., Lee M.-H., Lee S.-J., Kang W.-J. Laser transformation hardening on rod-shaped carbon steel by Gaussian beam // Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition). 2009. Vol. 19. № 4. P. 941–945.
7. Горынин В., Кондратьев С., Попов В. Лазерное модифицирование трибологических свойств сталей и цветных сплавов // Фотоника. 2010. № 3. С. 26–33.
8. Чирков А. Лазерно-плазменное наноструктурирование поверхностных слоев сталей при атмосферных условиях // Фотоника. 2008. № 4. С. 28–31.
9. Синяков К.А. Влияние скорости нагрева на структуру и свойства инструментальных сталей // Инструмент и технологии. 2008. № 5. С. 151–158.
10. Бирюков В. Восстановление и упрочнение поверхностей лазерным излучением // Фотоника. 2009. № 3. С. 14–17.
11. Бирюков В. Изменение структуры и свойств сталей при лазерном упрочении // Фотоника. 2012. Т. 33. № 3. С. 22–27.
12. Adel K.M., Dhia A.S., Ghazali M.J. The effect of laser surface hardening on the wear and friction characteristics of acicular bainitic ductile iron // International Journal of Mechanical and Materials Engineering. 2009. Vol. 4. № 2. P. 167–171.
13. Grum J. Comparison of different techniques of laser surface hardening // Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 2007. Vol. 24. P. 17–25.
14. Пинахин И.А., Тоескин С.А. Выбор режимов объемного импульсного лазерного упрочнения (ОИЛУ) по износостойкости режущих инструментов // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 2013. № 2. С. 78–81.
15. Яресько С.И., Горяинов Д.С. Формирование температурного поля в режущем клине инструмента при импульсной упрочняющей лазерной обработке // Упрочняющие технологии и покрытия. 2012. № 7. С. 30–36.
16. Ситкина Л.П., Яресько С.И. Эффективность технологии лазерной упрочняющей обработки в инструментальном производстве // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2013. Т. 9. № 7. С. 40–43.
17. Малышев В.И., Бойченко О.В., Огин П.А. Модификация поверхности сталей и чугунов при помощи оптоволоконного лазера // Сборник научных трудов Sworld. 2014. Т. 7. № 4. С. 56–61.
18. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технические процессы лазерной обработки. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. 664 с.
19. Гилев В.Г., Морозов Е.А., Пуртов И.Б., Русин Е.С. Исследование микроструктуры и микротвердости зон лазерного оплавления чугуна НИРЕЗИСТ ЧН16Д7ГХ // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. Т. 16. № 6-1. С. 227–233.
20. Огин П.А. Структура и свойства зон перекрытия при лазерной закалке сталей и чугунов // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2015. № 2. С. 130–135.
21. Магин Д.Ю., Костромин С.В. Исследование структуры и свойств высокопрочной теплостойкой стали после объемной термической обработки и лазерного поверхностного упрочнения // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. 2013. № 4. С. 256–261.
Выпуск
Раздел
Технические науки

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

1 2 > >>