Большая техническая энциклопедия
2 7
A V W
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ЛА ЛЕ ЛИ ЛО ЛУ ЛЮ

Лазерная закалка

 
Лазерная закалка может быть окончательной при восстановлении инструмента и деталей технологической оснастки, используемой для упрочнения рабочих поверхностей, при упрочнении протяженных кромок инструмента и деталей технологической оснастки, а также рабочих поверхностей деталей, подвергающихся интенсивному изнашиванию. Для лазерного упрочнения кромок инструмента и деталей технологической оснастки применяют 50 % - ное перекрытие пятен закалки. В общем случае перекрытие характеризуется коэффициентом перекрытия.
Лазерная закалка обеспечивает высокую твердость до 64 HRC3, не требует легирования, позволяет местное упрочнение, автоматизацию, не вызывает коробления. Но процесс этот пока медленный.
Лазерная закалка - перспективный метод упрочнения сложных изделий, долговечность которых лимитируется износостойкостью и усталостной прочностью когда их закалка другими методами затруднена.
Лазерная закалка имеет те же недостатки, что и лазерное легирование. В промышленности этот метод имеет достаточно ограниченное применение в инструментальном производстве.
Средние значения приведенной интенсивности износа пар трения применительно к подшипникам скольжения коленчатых валов тепловозного дизеля. Лазерная закалка, например, перспективна для использования в качестве финишной операции в технологическом потоке, поскольку объем доводочных операций при этом может быть сведен до минимума или вообще исключен.
Лазерная закалка - перспективный метод упрочнения сложных изделий, долговечность которых лимитируется износостойкостью и усталостной прочностью когда их закалка другими методами затруднена.
Лазерная закалка обеспечивает высокую твердость до 64 НКСЭ, не требует легирования, позволяет местное упрочнение, автоматизацию, не вызывает коробления. Но процесс этот пока медленный.
Лазерная закалка обеспечивает твердость до 64 HRC, не требует легирования, не вызывает коробления, но является длительным процессом.
Лазерная закалка может происходить без оплавления поверхности и с оплавлением ее.
Лазерная закалка - перспективный метод упрочнения сложных изделий, долговечность которых лимитируется износостойкостью и усталостной прочностью когда их закалка другими методами затруднена.
Лазерной закалкой хорошо упрочняются средне - и высокоуглеродистые стали. Также ее применяют для поверхностного упрочнения отливок из перлитного серого, ковкого и высокопрочного чугунов. В этом случае дополнительное упрочение возникает благодаря отбелу поверхности.
После лазерной закалки и ионной имплантации на практике применяют различные методы нанесения покрытий. Это делается для того, чтобы дополнительно повысить твердость рабочих поверхностей режущего инструмента и / или снизить их адгезионное взаимодействие с обрабатываемым материалом в процессе резания.
При лазерной закалке количество энергии, вложенной в металл, является достаточным для поверхностного нагрева, а масса металла остается холодной.

При лазерной закалке без оплавления поверхности происходит сверхскоростной нагрев материала. Лазерное термическое упрочнение без фазовых переходов применяют для упрочнения режущего инструмента, быстроизнашивающихся деталей двигателей.
При лазерной закалке с оплавлением поверхности скорости охлаждения в 1000 раз превышают скорость при обычной закалке. В результате образуется мартенсит с большим, чем в традиционных случаях, содержанием углерода. Такие слои слабо травятся в обычных травителях, имеют высокую твердость, мелкое зерно и могут содержать метастабильные высокотемпературные фазы.
В результате лазерной закалки без оплавления возрастает предел выносливости при изгибе ( на 70 - 80 %) и предел контактной выносливости ( на 60 - 70 %) вследствие образования мартенситной структуры высокой степени дисперсности. Ударная вязкость при этом снижается.
В основе лазерной закалки лежит воздействие на поверхностный слой инструмента высококонцентрированного истонника энергии - лазерного луча. Так же, как и при лазерном легировании, этот способ модификации поверхности реализуется без объемного нагрева инструментального материала и является локальным.
В результате лазерной закалки без оплавления возрастает предел выносливости при изгибе ( на 70 - 80 %) и предел контактной выносливости ( на 60 - 70 %) вследствие образования мартенситной структуры высокой степени дисперсности. Ударная вязкость при этом снижается.
Из деталей нефтяного оборудования лазерной закалкой целесообразно упрочнять рабвчие участки крупногабаритных деталей, таких как шейки валов роторов насосов, рабочие колеса, уплотнительные кольца нефтяных насосов, коленчатые валы и гильзы компрессоров, буровой инструмент.
Некоторые виды изделий, упрочняемые лучом лазера. На рис. 26 приведены варианты лазерной закалки поверхностей некоторых деталей. Следует отметить, что при обработке краевых частей поверхностей ( например, режущих кромок пуансонов 7, 8, 9) возможно их разупрочнение ( отпуск), что связано с существенным снижением скорости их охлаждения ввиду большей ( чем у остальных поверхностей изделия) площади контакта с воздушной средой, имеющей низкую теплопроводность.
Как следует из табл. 1, лазерная закалка существенно повышает износостойкость поверхностей.
На основании этого представилось возможным рекомендовать лазерную закалку цилиндровых втулок двигателей внутреннего сгорания всех типов, особенно тяжелых дизелей, что обеспечит значительное увеличение их ресурса.
Как метод поверхностного упрочнения заготовок и деталей лазерная закалка обладает многими преимуществами по сравнению с азотированием, цементацией и закалкой токами высокой частоты. Процесс лазерной закалки состоит в структурном изменении материала, находящегося в твердом состоянии, при очень быстром нагревании в результате поглощения лазерного излучения в тонком поверхностном слое и быстром охлаждении на воздухе нагретой зоны благодаря теплопроводности материала. При этом деформации заготовок минимальны, в результате чего повышается их точность и снижается трудоемкость последующей механической обработки. Обеспечивается высокая твердость и износостойкость деталей из обычных углеродистых и низколегированных сталей, имеется возможность местного упрочнения рабочих поверхностей. Высокая производительность и гибкость лазерной закалки, возможность автоматического управления позволяют использовать соответствующие установки в составе ГПС.
Целью выполненного цикла работ было создание математической модели лазерной закалки, позволяющей прогнозировать геометрию и твердость упрочненного слоя в стали в режимах с оплавлением и без оплавления поверхности в зависимости от формы лазерного пятна и распределения интенсивности в нем, формы импульса лазерного излучения и скорости перемещения пятна по поверхности металла.
Для упрочнения быстрорежущего металлорежущего инструмента используется карбонизация, ионное азотирование, цианирование, лазерная закалка, электроискровое легирование, обработка паром и др. Во многих случаях повышается стойкость инструмента и ее стабильность.
Перед нанесением покрытий на рабочие поверхности инструмента из быстрорежущих сталей, целесообразно проводить дополнительную обработку - лазерную закалку, ионную имплантацию и ионное азотирование.
В ИМАШ АН СССР определены показатели по износостойкости поверхностей с армирующими дорожками, полученными при разных технологических режимах лазерной закалки. Выявлено влияние на износ ориентации дорожек и расстояния между ними. Составлена методика расчета износостойкости втулок в безразмерных параметрах, позволяющая учесть влияние на износ абсолютных размеров втулки, скорости движения поршня, упругости колец, индикаторной диаграммы, механических и фрикционных свойств материалов.

Еще один из путей использования лазеров в агропро-ме и, в частности, в пищевой промышленности состоит в применении лазерной закалки режущих инструментов, лазерной закалке подшипников и вкладышей. Так, например, работы, выполненные сотрудником Московского технологического института пищевой промышленности А. Чавчанидзе по обработке режущей поверхности лазерным излучением, показали, что они имеют вдвое больший срок службы, чем не обработанный излучением инструмент.
Еще один из путей использования лазеров в агропро-ме и, в частности, в пищевой промышленности состоит в применении лазерной закалки режущих инструментов, лазерной закалке подшипников и вкладышей. Так, например, работы, выполненные сотрудником Московского технологического института пищевой промышленности А. Чавчанидзе по обработке режущей поверхности лазерным излучением, показали, что они имеют вдвое больший срок службы, чем не обработанный излучением инструмент.
Лазерная закалка перспективна для изделий, долговечность которых лимитируется износостойкостью и сопротивлением усталости, особенно если закалка другими методами затруднена из-за сложной конфигурации детали или значительного ее коробления.
Как метод поверхностного упрочнения заготовок и деталей лазерная закалка обладает многими преимуществами по сравнению с азотированием, цементацией и закалкой токами высокой частоты. Процесс лазерной закалки состоит в структурном изменении материала, находящегося в твердом состоянии, при очень быстром нагревании в результате поглощения лазерного излучения в тонком поверхностном слое и быстром охлаждении на воздухе нагретой зоны благодаря теплопроводности материала. При этом деформации заготовок минимальны, в результате чего повышается их точность и снижается трудоемкость последующей механической обработки. Обеспечивается высокая твердость и износостойкость деталей из обычных углеродистых и низколегированных сталей, имеется возможность местного упрочнения рабочих поверхностей. Высокая производительность и гибкость лазерной закалки, возможность автоматического управления позволяют использовать соответствующие установки в составе ГПС.
Основные преимущества лазерной закалки заключаются в получении высоких значений твердости, возможности упрочнения локальных зон, отсутствии деформаций после обработки, что позволяет использовать ее при заключительной операции.
Помимо того есть еще и другие направления исполь-вования лазерного луча. К ним относятся: лазерная закалка, лазерное остекловывание, поверхностное упрочение металлов, маркировка изделий, скрайбирование, ла-верное легирование, лазерная металлургия.
На рис. 5.25 показаны различные варианты конструкции подшипника качения выходного звена ВЗП. Черными толстыми линиями выделены наплавляемые твердосплавные дорожки качения или места лазерной закалки дорожек качения на деталях, твердость материала которых в остальных местах не превышает 35 HRC. Применение для выходного звена аналогичных по назначению стандартных подшипников с разъемными кольцами типа 116000 или 176 000 вызывает увеличение габаритов привода и более чем двухкратное увеличение его массы.
Видно, что во всем исследованном диапазоне скоростей резания, применение лазерной обработки до 2 - х раз увеличивает стойкость инструмента. Однако по мере увеличения подачи на зуб фрезы, эффект от применения лазерной закалки заметно снижается.
Лазерное азотирование может применяться для увеличения твердости, износостойкости и повышения теплостойкости, поскольку азотистый мартенсит сохраняется при нагреве до высоких температур. Стойкость стали против каплеударной эрозии после лазерного азотирования возрастает в 3 раза по сравнению с лазерной закалкой.
Большинство лазеров используется для резки и прошивки отверстий, однако с увеличением мощности технологических лазеров доля ЛТУ, используемых для поверхностной термообработки, возрастает. Это объясняется тем, что в тяжелом машиностроении существует много изделий с поверхностями высокой точности, где использование лазерной закалки является особенно эффективным. Применение лазеров высокой мощности позволяет значительно увеличить производительность при упрочнении больших поверхностей за счет увеличения диаметра луча и скорости сканирования.
Поверхностная закалка состоит в нагреве поверхностного слоя стальных деталей до аустенитного состояния и быстрого охлаждения с целью получения высокой твердости и прочности в поверхностном слое в сочетании с вязкой сердцевиной. Так как сердцевина остается вязкой, изделие хорошо воспринимает ударные нагрузки. Используют следующие способы поверхностной закалки: закалку с индукционным нагревом, газопламенную закалку, закалку в электролите, лазерную закалку. Общим для всех этих способов является нагрев поверхностного слоя до температуры выше критической точки Асз и последующее быстрое охлаждение для получения структуры мартенсита.
Как метод поверхностного упрочнения заготовок и деталей лазерная закалка обладает многими преимуществами по сравнению с азотированием, цементацией и закалкой токами высокой частоты. Процесс лазерной закалки состоит в структурном изменении материала, находящегося в твердом состоянии, при очень быстром нагревании в результате поглощения лазерного излучения в тонком поверхностном слое и быстром охлаждении на воздухе нагретой зоны благодаря теплопроводности материала. При этом деформации заготовок минимальны, в результате чего повышается их точность и снижается трудоемкость последующей механической обработки. Обеспечивается высокая твердость и износостойкость деталей из обычных углеродистых и низколегированных сталей, имеется возможность местного упрочнения рабочих поверхностей. Высокая производительность и гибкость лазерной закалки, возможность автоматического управления позволяют использовать соответствующие установки в составе ГПС.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11