PL202236B1 - Sposób laserowego przetapiania powierzchni stopów, zwłaszcza aluminium - Google Patents

Abstract

Sposób laserowego przetapiania powierzchni stopów, zwłaszcza aluminium, polegający na tym, że powierzchnię przestrzennie ukształtowanego stopu naświetla się wiązką promieni lasera, a moc wiązki laserowej dobiera się, w ten sposób, aby uzyskać żądaną głębokość przetopienia, znamienny tym, że przestrzennie ukształtowany stop (1) zanurza się w naczyniu (3) z ciekłym gazem (2), korzystnie z ciekłym azotem, po czym na obrabianą powierzchnię przestrzennie ukształtowanego stopu (1) kieruje się wiązkę laserową (4), której nadaje się ruch skanujący.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób laserowego przetapiania powierzchni stopów, zwłaszcza aluminium.

Znane są sposoby przetapiania powierzchni metali, a także ich stopów za pomocą wiązki fotonów w postaci koherentnego promieniowania laserowego o ściśle określonej długości fali. W ten sposób uzyskuje się warstwy powierzchniowe o bardzo korzystnej mikrostrukturze i wysokich właściwościach użytkowych.

Dotychczasowe wyniki wykorzystywania tych znanych sposobów wskazują na to, że prowadzenie modyfikacji warstwy wierzchniej techniką przetapiania przy pomocy wiązki promieni laserowych do niektórych stopów, zwłaszcza do stopów aluminium, nie przynosi zadowalających rezultatów.

Nieoczekiwanie okazało się, że jeżeli proces przetapiania prowadzi się w warunkach kriogenicznych to uzyskuje się szczególnie korzystną mikro strukturę obrabianego stopu.

W przetopionej laserowo warstwie powierzchniowej podczas ultra szybkiej krystalizacji w warunkach kriogenicznych tworzą się silnie przesycone struktury nanokrystaliczne oraz wydzielają się fazy metastabilne, a w skrajnych warunkach powstają metaliczne struktury amorficzne.

Sposób laserowego przetapiania powierzchni stopów, zwłaszcza aluminium, polegający na tym, że powierzchnię przestrzennie ukształtowanego stopu naświetla się wiązką laserową, a moc wiązki laserowej dobiera się, w ten sposób, aby uzyskać żądaną głębokość przetopienia charakteryzuje się według wynalazku tym, że przestrzennie ukształtowany stop zanurza się w naczyniu z ciekłym gazem, korzystnie z ciekłym azotem, po czym na obrabianą powierzchnię przestrzennie ukształtowanego stopu kieruje się wiązkę laserową, której nadaje się ruch skanujący.

Dzięki wykorzystaniu wynalazku uzyskuje się wzrost twardości powierzchni stopu, a także odporności na zużycie ścierne i korozyjne.

Sposób według wynalazku, w szczególności ma zastosowanie do polepszania właściwości detali silników spalinowych pracujących w trudnych warunkach, na przykład tłoków aluminiowych, w celu utwardzenia i zwiększenia odporności na ścieranie powierzchni ich rowków pierścieniowych, a także w razie potrzeby powierzchni bocznej lub powierzchni otworów w piastach.

Przedmiot wynalazku objaśniony jest bliżej w przykładach wykonania i na rysunku, na którym przedstawiony jest schemat przetapiania powierzchni przestrzennie ukształtowanego stopu.

P r z y k ł a d I

Przestrzennie ukształtowany stop posiadający postać płytki 1 wykonanej ze stopu aluminium A1Si13Mg1CuNi o twardości 100HV0,05 umieszcza się w naczyniu 3 z ciekłym azotem 2 o temperaturze -195°C.

Na powierzchnię obrabianej płytki 1 z głowicy lasera 5 kieruje się wiązkę laserową 4 o wymiarze 1,0 x 20,0 mm i mocy 5000W.

Wiązce laserowej 4 nadaje się względną szybkość ruchu skanującego 1,0 m/min.

W rezultacie uzyskuje się średnią grubość warstwy przetopionej około 1,0 mm, o twardości rzędu 270HV0,05.

Uzyskana powierzchnia jest czterokrotnie odporniejsza na ścieranie we współpracy z żeliwem szarym 300 o twardości 197 HB oraz czterokrotnie bardziej odporna na korozję w 0,01 M wodnym roztworze kwasu siarkowego.

P r z y k ł a d II

Przestrzennie ukształtowany stop posiadający postać płytki 1 wykonanej ze stopu aluminium A1Si13Mg1CuNi o twardości 100HV0,05 umieszcza się w naczyniu 3 z ciekłym azotem 2 o temperaturze -195,8°C.

Na powierzchnię obrabianej płytki 1 z głowicy lasera 5 kieruje się wiązkę laserową 4 o wymiarze 0 3 mm i mocy 1500W.

Wiązce laserowej 4 podczas przetapiania nadaje się względną szybkość ruchu skanującego 1,0 m/min.

W rezultacie uzyskuje się średnią grubość warstwy przetopionej około 0,66 mm, o twardości rzędu 270HV0,05.

Uzyskana powierzchnia jest czterokrotnie odporniejsza na ścieranie we współpracy z żeliwem szarym 300 o twardości 197 HB oraz czterokrotnie bardziej odporna na korozję w 0,01 M wodnym roztworze kwasu siarkowego.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób laserowego przetapiania powierzchni stopów, zwłaszcza aluminium, polegający na tym, że powierzchnię przestrzennie ukształtowanego stopu naświetla się wiązką promieni lasera, a moc wiązki laserowej dobiera się, w ten sposób, aby uzyskać żądaną głębokość przetopienia, znamienny tym, że przestrzennie ukształtowany stop (1) zanurza się w naczyniu (3) z ciekłym gazem (2), korzystnie z ciekłym azotem, po czym na obrabianą powierzchnię przestrzennie ukształtowanego stopu (1) kieruje się wiązkę laserową (4), której nadaje się ruch skanujący.