PL224663B1

PL224663B1 - Sposób laserowej obróbki cieplnej warstwy wierzchniej żeliwa szarego płatkowego wzmocnionego przez zabielanie

Info

Publication number: PL224663B1
Application number: PL409277A
Authority: PL
Inventors: Marta Paczkowska; Jarosław Selech
Original assignee: Politechnika Poznańska
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2017-01-31
Also published as: PL409277A1

Abstract

Sposób laserowej obróbki cieplnej warstwy wierzchniej żeliwa szarego płatkowego wzmocnionej przez zabielanie, polega na tym, że powierzchnię żeliwa szarego płatkowego wzmocnionego przez zabielanie pokrywa się powłoką stopującą w ilości 0,11 mg/mm2 składającą się z substancji stopującej i wiążącej, przy czym substancją stopującą jest Si3N4-α.Następnie pokrytą powierzchnię poddaje się laserowej obróbce cieplnej poprzez nagrzewanie z gęstością mocy wiązki laserowej 26 W/mm2, E oraz prędkością jej posuwu 1,9 mm/s, V.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób laserowej obróbki warstwy wierzchniej żeliwa szarego płatkowego wzmocnionego przez zabielanie. Żeliwo szare płatkowe jest stosowane przykładowo do produkcji stopek redlic, w których fragmenty redlic najbardziej narażone na zużycie zabiela się tradycyjnymi metodami. Stopki zabielonych redlic wymagają częstej wymiany ze względu na intensywne zużycie.

W stanie techniki znane są metody laserowej modyfikacji warstw wierzchnich materiałów metalicznych. Z polskiego opisu patentowego PL 186654 znany jest sposób wytwarzania spiek anego elementu mechanicznego o powierzchni odpornej na ścieranie, w którym na korpus met aliczny techniką laserową nakłada się pokrycie cermetowe. Z chińskiego opisu patentowego CN101880483B znana jest powłoka ceramiczna zwierająca w swym składzie m.in. azotek krzemu oraz sposób jej laserowego stopowania. W tym przypadku substancja wzbogacająca warstwę wierzchnią jest wieloskładnikowa. Z amerykańskiego opisu patentowego US5411770A znany jest sposób modyfikacji stali nierdzewnej utwardzanej powłoką żelową z azotku krzemu w atmosferze ochronnej azotu, za pomocą lasera C O₂ w celu utworzenia na niej warstwy stopu powierzchniowego.

Sposób według wynalazku - może być w szczególności stosowany do modyfikacji laserowej niewielkiego fragmentu stopki redlicy.

Istotą wynalazku jest sposób laserowej obróbki cieplnej warstwy wierzchniej żeliwa szarego płatkowego wzmocnionego przez zabielanie, w którym to sposobie powierzchnię żeliwa szarego płatkowego, wzmocnioną uprzednio przez zabielanie pokrywa się powłoką stopującą w ilości ₂

0,11 mg/mm składającą się z substancji stopującej i wiążącej. Przy czym substancją stopującą jest Si₃N₄-a. Następnie pokrytą powierzchnię poddaje się laserowej obróbce cieplnej poprzez ₂ nagrzewanie z gęstością mocy wiązki laserowej 26 W/mm oraz prędkością jej posuwu 1,9 mm/s. Wyjątkowo korzystnym jest kiedy posuw wiązki laserowej stopowanej powierzchni odbywa się po linii prostej wzdłuż krawędzi stopki redlicy.

Sposób według wynalazku zapewnia wytworzenie warstwy wierzchniej składającej się ze strefy przetopionej o drobnoziarnistej mikrostrukturze zawierającej martenzyt wzbogacony o az otek krzemu. W przypadku krawędzi stopki redlicy o szerokości uzyskuje się strefę przetopioną o szerokości ok. 4 mm i długości ok. 40 mm wzdłuż krawędzi stopki redlicy. Strefa ta, charakter yzuje się zwiększoną twardością (blisko 2,5-krotnie w porównaniu do twardości pierwotnie zabi elonej części redlicy), posiada większą odporność na zużycie ścierne (5-krotnie zmniejszone jest zużycie wagowe w odniesieniu do hektara od zużycia stopek redli c tylko klasycznie miejscowo zabielanych). Ponadto, należy zaznaczyć, iż strefy stopowane laserowo charakteryzuje zwiększona odporność na korozję, co nie jest bez znaczenia biorąc pod uwagę warunki pracy redlic.

Poza tym, że laserowa obróbka cieplna z przetopieniem powoduje powstanie w warstwie wierzchniej strefy przetopionej (jako pierwszej od powie rzchni) to powoduje również powstanie pod nią strefy zahartowanej ze stanu stałego co dodatkowo wzmacnia strefę stopowaną.

Zaletą tej metody modyfikacji w tym przypadku jest również brak konieczności stosowania wykańczającej obróbki mechanicznej.

W przykładzie realizacji sposób według wynalazku poddano obróbce fragment stopki redl icy, której warstwa wierzchnia wykonana była z żeliwa szarego płatkowego wzmocnionego przez zabielanie. W celu uzyskania modyfikacji warstwy wierzchniej fragmentu stopki redlicy przeprowadza się nagrzewanie krawędzi stopki redlicy uprzednio pokrytej powłoką stopującą za pomocą ₂ wiązki laserowej z zastosowaniem lasera molekularnego CO₂ o gęstości mocy równej 26 W/mm . Odległość dyszy od nagrzewanej powierzchni to 156 mm. Prędkość posuwu wiązki laserowej to

1,9 mm/s. Stopowanie laserowe polega na przetopieniu warstwy wierzchniej wraz z powłoką stopującą składającej się z substancji stopującej i wiążącej. Substancją stopującą jest Si ₃N₄-a. Masa ₂ powłoki przypadająca na 1 mm powierzchni wynosi 0,11 mg.

Claims

1. Sposób laserowej obróbki cieplnej warstwy wierzchniej żeliwa szarego płatkowego wzmocnionego przez zabielanie, znamienny tym, że powierzchnię żeliwa szarego płatkowego wzmocnionego przez zabielanie pokrywa się powłoką stopującą w ilości 0,11 mg/mm składającą się z substancji stopującej i wiążącej, przy czym substancją stopującą jest Si₃N₄-a, a następnie pokrytą powierzchnię poddaje się laserowej obróbce cieplnej poprzez nagrzewanie z gęstością mocy wiązki laserowej 26 W/mm , oraz prędkością jej posuwu 1,9 mm/s.

2. Sposób laserowej obróbki cieplnej wg zastrz. 1, znamienny tym, że posuw wiązki laserowej stopowanej powierzchni odbywa się po linii prostej wzdłuż krawędzi stopki redlicy.