СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ЗОН ПЕРЕКРЫТИЯ ПРИ ЛАЗЕРНОЙ ЗАКАЛКЕ СТАЛЕЙ И ЧУГУНОВ

  • Павел Александрович Огин Тольяттинский государственный университет
Ключевые слова: оптоволоконный лазер, зона термического влияния, лазерная закалка, термоупрочнение, микротвердость

Аннотация

В статье рассмотрена проблема повышения износостойкости рабочих поверхностей деталей машин, оснастки и металлорежущего инструмента. Одним из наиболее перспективных направлений в данной области является термическая обработка изнашиваемых поверхностей за счет воздействия концентрированными тепловыми потоками, создаваемыми лучом лазера. Наиболее перспективными с технологической точки зрения представляются современные оптоволоконные лазеры. Изучение и прогнозирование структуры зон перекрытия при многопроходной лазерной обработке является важным элементом подготовки технологического процесса и напрямую влияет на  выбор режимов обработки. Приводятся результаты экспериментального исследования влияния параметров лазерной обработки оптоволоконным лазером на состояние поверхностного слоя зон перекрытия при многопроходной термической обработке сталей и чугунов. В экспериментальных исследованиях использовали оптоволоконный лазер ЛКД4-015.150. Обработку производили в непрерывном режиме с частичным оплавлением поверхности обработки. Режимы обработки выбирали исходя из данных работы «Модификация поверхности сталей и чугунов при помощи оптоволоконного лазера». В качестве образцов использовали пластины размерами 15х15х3 мм из стали Х12МФ и чугуна СЧ21. После обработки торцовую поверхность каждого образца шлифовали на минимальных режимах для исключения повторного термического влияния на структуру, после чего на ней изготавливали микрошлифы. В качестве травителя использовали 4 %-ный спиртовой раствор азотной кислоты HNO3. Твердость измеряли при помощи микротвердомера Shimadzu HMV-2. Структуру образцов изучали на микроскопе Zeiss AXIO Observer.D1m, а также на электронном сканирующем микроскопе Zeiss LEO1455VP.

В ходе работы произведен анализ структуры зон перекрытия, измерена их микротвердость. Представлены расчетная схема и формула расчета коэффициента перекрытия при многопроходной обработке.

Биография автора

Павел Александрович Огин, Тольяттинский государственный университет
аспирант кафедры «Оборудование и технологии машиностроительного производства»

Литература

1. 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.
2. Огин П.А., Васькин К.Я. Повышение ресурса мелкоразмерного инструмента за счет модификации изнашиваемых поверхностей при помощи оптоволоконного лазера // IV Резниковские чтения: труды междунар. науч.-техн. конф. Ч. 1. Тольятти: ТГУ, 2015. С. 143–145.
3. Григорьянц А.Г., Щиганов И.Н., Мисюров А.И. Технические процессы лазерной обработки. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 664 с.
4. 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.
5. Яресько С.И., Горяинов Д.С. моделирование процесса лазерного упрочнения режущего инструмента // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 4-3. С. 921–926.
6. Яресько С.И. Анализ стойкости и изнашивания твердосплавного инструмента после лазерной термообработки // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2001. Т. 3. № 1. С. 27–37.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. Горынин В., Кондратьев С., Попов В. Лазерное модифицирование трибологических свойств сталей и цветных сплавов // Фотоника. 2010. № 3. С. 26–32.
11. 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.
12. Чирков А. Лазерно-плазменное наноструктурирование поверхностных слоев сталей при атмосферных условиях // Фотоника. 2008. № 4. С. 28–30.
13. Синяков К.А. Влияние скорости нагрева на структуру и свойства инструментальных сталей // Инструмент и технологии. 2008. № 5. С. 151–158.
14. Бирюков В. Восстановление и упрочнение поверхностей лазерным излучением // Фотоника. 2009. № 3. С. 14–17.
15. Бирюков В. Изменение структуры и свойств сталей при лазерном упрочении // Фотоника. 2012. № 3. С. 22–27.
16. 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.
17. Скрипченко А.И. Тестирование процесса закалки сталей излучением волоконных лазеров // РИТМ. 2007. № 5. С. 52–53.
18. Попов В. Лазерное упрочнение сталей: сравнение волоконных и СО2-лазеров // Фотоника. 2009. № 4. С. 18–21.
19. Сомонов В.В., Цибульский И.А. Эффективность использования волоконных лазеров для лазерной закалки изделий в промышленности // Металлообработка. 2014. № 1. С. 9–12.
20. Майоров В.С. Лазерное упрочнение металлов // Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. С. 439–469.
21. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.
Опубликован
2015-06-30
Раздел
Технические науки

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)