RU1786187C - Способ лазерного упрочнени стальных изделий - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : способ включает напыление твердого сплава ВК-20 толщиной 0,05-0,1 мм, последующее оплав- ление лазерным лучом при мощности излучени  120-140 Вт и скорости перемещени  детали 150 мм/мин.

Description

Изобретение относитс  к технологии лазерной обработки.

Известен способ лазерного упрочнени  поверхности деталей, при котором лазерному облучению подвергают напыленный плазменным катодом слой материала размерами от 0,2 мм до 1 мм.

Наиболее близким техническим решением , выбранным в качестве прототипа,  вл етс  способ лазерного упрочнени  поверхности деталей, при котором на поверхность образцов напыл ли слой самр- флюсующегос  сплава ПГ-СРЗ толщиной 0,7 мм, использу  установку плазменного напылени  УПУ-ЗД и проводили лазерную обработку.

Недостатком этого способа  вл етс  больша  толщина напиленного покрыти . При лазерной обработке такого покрыти  не происходит перемешивани  материала основы и напыленного сло , что может привести к его отслаиванию или сколу при эксплуатации., к трещинообразованию, кма- лым значени м микротвердости поверхности детали и недостаточной стойкости детали при ее обработке.

Целью изобретени   вл етс  повышение микротвердости, износостойкости детали и уменьшени  трещинообразовани  и. отслаивани .

Сущность изобретени  заключаетс  в следующим.

При лазерном упрочнении стальных деталей , включающем напыление твердого сплава ВК-20 и оплавление лазерным лу- .чем, напыление твердого сплава осуществл ют толщиной 0,05-0,1 мм, а оплавление лазерным лучом провод т при мощности излучени  120-140 Вт и скорости перемещени  детали 150 мм/мин.

При мощности излучени  ниже 120 Вт не происходит проплавлени , а следовательно , и перемешивани  легирующих элементов с матрицей на границе напыленного материала и поверхности детали.

При мощности излучени  выше 140 Вт происходит уменьшение микротвердости поверхности детали из-за изменени  структуры оплавлекного сло , т.к. увеличиваетс  количество интерметаллидов и уменьшаетс  количество карбидов, а карбиды, как известно , повышают микротвердость поверхности.

Скорость перемещени  детали 150 мм/мин позвол ет избежать высоких внутренних напр жений в процессе

ел

с

VI оо

Os

00 4

ристаллизации, которые ведут к трещино- бразованию.

При увеличении скорости перемещени  блучаемой детали происходит снижение глубины проплавлени  за счет уменьшени  количества энергии, подводимой к обрабатываемой поверхности. Образуетс  тонкий опавл емый слой с неровной поверхностью.

Результаты исследовани  приведены в аблицах Kfe 1 и № 2.

Сопоставительный анализ с известными ехническими решени ми показывает, что за вленный способ лазерного упрочнени  стальных деталей, включающий напыление тв. сплава ВК-20 и оплавление лазерным лучом отличаетс  тем, что напыление твердого сплава осуществл ют толщиной 0,05-0,1 мм, а оплавление лазерным лучом провод т при 120-140 Вт и скорости перемещени  детали 150 мм/мин, достига  при этом повышени  микротвердости, износоустойчивости и качества за счет уменьшени  трещинообразова- ни , что позвол ет сделать вывод о соответствии за вленного тех, решени  и критерию существенные отличи .

Пример. Проводим лазерную обработку образцов из сталей Х12М и У8 размером 10 х 10x15 мм.

На поверхность одной группы образцов из обеих сталей напыл ли слой самофлюсующегос  сплава ПГ-СРЗ толщиной 80-100 мм, использу  установку плазменного напылении УПУ-ЗД с источником питани  ИПН 160/600, На поверхность другой группы так- же из обеих сталей напыл ли твердосплавный порошок ВК-20. Проводили лазерную обработку. Дл  этого использовали установку непрерывного действи  ЛТН-103, мощностью 250 Вт и установку импульсного действи  Квант-15 с энергией в импульсе 15 Дж. Изменение распределени  плотности излучени  по п тну достигали расфокусировкой оптиче.ской системы лазерных установок. Посл юбработки образцы разре;

зали вдоль зоны термического вли ни  и изготавливали шлифы. Исследовани  проводили на микротвердомере ПМТ-3 с нагрузкой на алмазную пирамиду 50 Гс и

рентгеновском дифрактометре ДРОН-3.

Результаты замеров микротвёрдости по глубине сло  приведены в табл. 1 и 2.

В ходе исследовани  вы вили, что установка ЛТН-103 более качественно упрочн ет

поверхность стали, чем облучение на установке Квант-15. Максимальное упрочнение поверхности наблюдали при облучении образцов с твердосплавным покрытием ВК- 20 толщиной 80-100 мкм (см. табл. 1).

Использование предлагаемого способа лазерного упрочнени  поверхности детали1 обеспечивает по сравнению с существующими способами следующее преимущество. Позвол ет получить высокое качество и

высокую твердость обработанной поверхности , исключить трещинообразование и отела-- ивание напыленного сло  легирующих элементов при минимальной толщине наносимого сло  дл  проплавлени  сло  0,05 мм,

Данный способ был применен дл  упрочнени  штампов, в котором эксплуатационна  стойкость пуансонов после обработки по предложенному способу возросла в 5 раз, а трещинообразование и отслаивание напыленного сло  исключено полностью по сравнению с базовым объектом ,  вл ющимс  прототипом.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ лазерного упрочнени  стальных

   изделий, включающий напыление твердого сплава ВК-20 и оплавлениё лазерным лу- чом, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  микротвердости, износостойкости и качества за счет уменьшени  трещинообразовани , напыление твердого сплава осуществл ют толщиной 0,05-0,1 мм, а оплавление лазерным лучем провод т при мощности излучени  120-140 Вт и скорости перемещени  детали 150 мм/мин.

   ......... v .- Т а б л и ц а 1

   Изменение микротвердости по глубине зон лазерного воздействи  стали Х12М после ла- .зерного облучени  на ЛТН-103 с покрытием ВК-20 при скорости перемещени  150 мм/мин

   Таблица2

   Изменение микротвердости сталей У8 с покрытием ВК-20 при облучении на ЛТН-103 с рэзч личной мощностью излучени