RU2032512C1 - Способ лазерной наплавки сталей - Google Patents
Способ лазерной наплавки сталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2032512C1 RU2032512C1 SU5056995A RU2032512C1 RU 2032512 C1 RU2032512 C1 RU 2032512C1 SU 5056995 A SU5056995 A SU 5056995A RU 2032512 C1 RU2032512 C1 RU 2032512C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- surfacing
- laser beam
- temperature
- laser
- product
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Использование: в инструментальном производстве, при изготовлении и ремонте деталей технологической оснастки и инструмента. Сущность изобретения: при лазерной наплавке расплавляют лазерным лучом композиции порошков, подаваемые в зону наплавляемой поверхности, а также перемещают наплавляемую поверхность относительно лазерного луча с перекрытием зон наплавки, предварительно нагревают изделие и ведут процесс наплавки при температуре изделия 550 - 700°С. При этом за один проход наплавляют слой толщиной 0,2 - 0,6 мм, а непосредственно после наплавки проводят трехкратный отпуск при температуре 550 - 600°С. 2 табл.
Description
Изобретение относится к технологии лазерной наплавки сталей и может быть использовано в инструментальном производстве при изготовлении и ремонте деталей технологической оснастки и инструмента.
Известен способ лазерной наплавки, используемый при способе изготовления поршневых колец, в котором лазерным лучом нагревают и расплавляют порошок из наплавляемой поверхности, перемещая при этом поверхность относительно лазерного луча с перекрытием зон наплавки. Однако данный способ дает невысокие результаты при наплавке быстрорежущих сталей, что связано с образованием при остывании трещин из-за высокого градиента температур.
Из известных технических решений наиболее близкими по совокупности признаков является способ соединения расплавлением материала с покрытием с металлической детали, являющийся по существу способом лазерной наплавки, включающим расплавление порошка, подаваемого в зону наплавки лазерным лучом, перемещение наплавляемой поверхности относительно лазерного луча с перекрытием зон наплавки и естественного затвердения наплавленного слоя.
Недостатком способа прототипа является образование как трещин при наплавке быстрорежущих сталей, так и пор, что связано с одной стороны с возникновением градиента температур выше порогового, с другой превышение температур отпуска в зонах непосредственного воздействия задних лучей, ведущее к резкому снижению твердости наплавленного слоя.
Техническим результатом, на который направлено изобретение, является обеспечение бездефектной наплавки быстрорежущих сталей с обеспечением заданной твердости. Данный результат обеспечивается тем, что в способе лазерной наплавки, при котором расплавляют лазерным лучом износостойкие композиции, подаваемые в зону наплавляемой поверхности, перемещают наплавляемую поверхность относительно лазерного луча с перекрытием зон наплавки, предварительно нагревают изделие и ведут процесс наплавки при температуре изделия 550-700оС, при этом за один проход наплавляют слой толщиной 0,2-0,6 мм, а непосредственно после наплавки проводят трехкратный отпуск при 550-600оС.
Существенными отличительными признаками предлагаемого способа являются предварительный нагрев всего изделия, проведение процесса наплавки при температуре изделия 550-700оС, наплавление за один проход слоя толщиной в пределах 0,2-0,6 мм и проведение непосредственно после наплавки трехкратного отпуска при температуре 550-600оС.
Предлагаемый способ соответствует требованию промышленной применимости, так как предназначен для использования в промышленности, и подтверждена возможность его осуществления с достижением результата, что также подтверждается опытной проверкой, результатом которой приводятся в примере реализации.
Способ соответствует также требованию новизны, так как при проведении поиска по всем доступным источникам информации не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам.
При проверке соответствия предлагаемого способа требованию изобретательского уровня исследовалось влияние отличительных существенных признаков на достижение технического результата и проводился анализ известного уровня техники.
Во-первых, все отличительные признаки связаны между собой неразрывным единством, и вычленение каждого из отличительных признаков ведет к невозможности достижения конечного результата, во-вторых, каждый из признаков обладает одновременно несколькими свойствами и несет несколько функций, что в совокупности существенных признаков приводит к достижению нового результата, не обусловленного только известными свойствами частей предлагаемого способа.
Рассмотрим свойства каждого из отличительных признаков и их влияние на конечный результат.
Предварительный нагрев всего изделия перед наплавкой позволяет осуществить следующую за ним операцию проведение наплавки при температуре изделия в заданном диапазоне температур и, кроме того, обеспечивает возможность выбрать требуемую температуру изделия при наплавке при различных режимах работы с различными марками быстрорежущих сталей в заданном диапазоне температур.
Температура изделия при проведении лазерной наплавки взята в диапазоне 550-700оС. Это обусловлено тем, что экспериментальным путем установлено, что для быстрорежущих сталей снижение температуры ниже 550оС приводит к образованию трещин (например, на сталях 10Р6М5, Р18, М6Ф6 и др.), повышение температуры выше 700оС при наплавке быстрорежущих сталей приводит к образованию пор и раковин. Одновременно данный диапазон температур включает диапазон температур трехкратного отпуска, что облегчает проведение отпуска в заданном диапазоне температур.
Наплавление за один проход слоя толщиной 0,2-0,6 мм обусловлено тем, что увеличение этой толщины более 0,6 мм при наплавке быстрорежущих сталей приводит к увеличению напряжений, возникающих при кристаллизации и закалке наплавленных слоев, образованию микротрещин. Снижение толщины наплавки менее 0,2 мм ухудшает качество за счет чрезмерного нагрева наплавляемой поверхности и снижает эффективность процесса (при уменьшении мощности излучения).
Проведение непосредственно после наплавки (т.е. когда температура наплавляемого слоя находится в отмеченных пределах диапазона температур отпуска) трехкратного отпуска при 550-600оС является также существенным признаком, влияющим на достигаемый результат. Повышение температуры трехкратного отпуска выше 600оС приводит к снижению твердости, снижение температуры ниже 550оС, а также проведение трехкратного отпуска через время, когда температура снизится ниже 550оС тормозит выделение упрочняющей карбидной фазы и приводит к неполному расходу остаточного аустенита, что также снижает твердость и ухудшает физико-механические свойства наплавленных слоев. Такой же эффект дает уменьшение циклов отпуска менее трех.
Следует отметить, что все отличительные признаки имеют неразрывную связь друг с другом, что подтверждает их многофункциональность. Так, экспериментально установлено, что изменение толщины слоя наплавленного материала за один проход по сравнению с указанными границами 0,2-0,6 мм требует иных температур изделия при наплавке и температур трехкратного отпуска, чем было указано выше. Однако толщина наплавленного слоя определяется в свою очередь отмеченными выше ограничителями и не может выходить за пределы указанного диапазона.
Таким образом, все отличительные признаки неразрывно связаны один с другим и сообщают предлагаемому способу новое качество, позволяющее достичь конечного результата, что позволяет сделать вывод о тем, что предлагаемое техническое решение соответствует требованию изобретательского уровня.
П р и м е р. Лазерная наплавка порошка стали М6Ф3, подаваемого в место наплавки в атмосфере защитного газа, проводилась на СО2-лазере "Технолог". Режим наплавки: Мощность излучения 2,5-3 Квт Диаметр луча 3-5 мм Скорость перемещения 8-10 мм/с
Результаты наплавки приведены в табл.1 и 2.
Результаты наплавки приведены в табл.1 и 2.
Использование изобретения позволяет проводить лазерную наплавку по единой технологии широкого класса инструментальных сталей с обеспечением высококачественных бездефектных наплавленных слоев с высокой твердостью и использовать их при изготовлении изделий, работающих при высоких температурах и с динамическими нагрузками, например в производстве вырубных штаммов, ножей для обрезки жидкого стекла, резцов и т.д. Появляется возможность изготовления деталей из дешевых недефицитных сталей с последующей лазерной наплавкой быстрорежущих сталей на рабочие участки, что позволяет резко повысить их стойкость и снизить расход остродефицитных быстрорежущих сталей.
Claims (1)
- СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ НАПЛАВКИ СТАЛЕЙ, при котором расплавляют лазерным лучом износостойкий порошковый материал, подаваемый на наплавляемую поверхность, перемещеют наплавляемую поверхность относительно лазерного луча с перекрытием зон наплавки, отличающийся тем, что изделие предварительно нагревают и ведут процесс наплавки при температуре изделия 550 700oС, при этом за один проход наплавляют слой толщиной 0,2 0,6 мм, а непосредственно после наплавки проводят трехкратный отпуск при 550 600oС.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5056995 RU2032512C1 (ru) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | Способ лазерной наплавки сталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5056995 RU2032512C1 (ru) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | Способ лазерной наплавки сталей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2032512C1 true RU2032512C1 (ru) | 1995-04-10 |
Family
ID=21610720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5056995 RU2032512C1 (ru) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | Способ лазерной наплавки сталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2032512C1 (ru) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2509640C1 (ru) * | 2012-08-09 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Способ восстановления изделий из титановых сплавов |
RU2513670C2 (ru) * | 2012-07-10 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Удмуртский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "УдГУ") | Способ повышения коррозионной стойкости нелегированной стали |
RU2542199C1 (ru) * | 2013-07-16 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Способ получения композиционных покрытий из порошковых материалов |
RU2545877C2 (ru) * | 2013-05-16 | 2015-04-10 | Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") | Способ ремонтной наплавки лопаток энергетических установок |
RU2545878C2 (ru) * | 2013-05-16 | 2015-04-10 | Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") | Способ защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии |
RU2695856C1 (ru) * | 2018-12-20 | 2019-07-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) | Способ изготовления изделий из стали типа ак |
RU2707005C1 (ru) * | 2019-04-30 | 2019-11-21 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | Способ лазерного восстановления режущей кромки зубьев фрезы |
RU2736126C1 (ru) * | 2020-02-10 | 2020-11-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Способ трехстадийной лазерной наплавки |
RU2740584C1 (ru) * | 2019-10-07 | 2021-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Способ повышения чистоты поверхности обрабатываемых металлических изделий |
RU2796119C1 (ru) * | 2022-05-05 | 2023-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Р-оснастка" | Способ изготовления деталей технологической оснастки и инструмента |
-
1992
- 1992-07-29 RU SU5056995 patent/RU2032512C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент США N 4117302, кл. B 23K 26/00, 1978. * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2513670C2 (ru) * | 2012-07-10 | 2014-04-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Удмуртский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "УдГУ") | Способ повышения коррозионной стойкости нелегированной стали |
RU2509640C1 (ru) * | 2012-08-09 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Способ восстановления изделий из титановых сплавов |
RU2545877C2 (ru) * | 2013-05-16 | 2015-04-10 | Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") | Способ ремонтной наплавки лопаток энергетических установок |
RU2545878C2 (ru) * | 2013-05-16 | 2015-04-10 | Фонд поддержки научной, научно-технической и инновационной деятельности "Энергия без границ" (Фонд "Энергия без границ") | Способ защиты лопаток паровых турбин от парокапельной эрозии |
RU2542199C1 (ru) * | 2013-07-16 | 2015-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") | Способ получения композиционных покрытий из порошковых материалов |
RU2695856C1 (ru) * | 2018-12-20 | 2019-07-29 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (СПбГМТУ) | Способ изготовления изделий из стали типа ак |
RU2707005C1 (ru) * | 2019-04-30 | 2019-11-21 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | Способ лазерного восстановления режущей кромки зубьев фрезы |
RU2740584C1 (ru) * | 2019-10-07 | 2021-01-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Способ повышения чистоты поверхности обрабатываемых металлических изделий |
RU2736126C1 (ru) * | 2020-02-10 | 2020-11-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) | Способ трехстадийной лазерной наплавки |
RU2796119C1 (ru) * | 2022-05-05 | 2023-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Р-оснастка" | Способ изготовления деталей технологической оснастки и инструмента |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lamikiz et al. | Laser polishing of parts built up by selective laser sintering | |
USRE29815E (en) | Cladding | |
RU2032512C1 (ru) | Способ лазерной наплавки сталей | |
US20030121574A1 (en) | Process for producing wear-resistant surface layers | |
DE59606092D1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von metallischen werkstücken | |
US20100080982A1 (en) | Thermal spray coating application | |
US20220288688A1 (en) | Cladded tool and method of making a cladded tool | |
Germain et al. | Machinability and Surface Integrity for a Bearing Steel and a Titanium Alloy in Laser Assisted Machining. | |
Deswal et al. | Laser-assisted Turning of Aluminium 3003 Alloy. | |
RU2032513C1 (ru) | Способ лазерной наплавки инструмента | |
Heuvelman et al. | Surface treatment techniques by laser beam machining | |
RU2313581C2 (ru) | Способ ручной плазменной закалки | |
Bagger et al. | Comparison of plasma, metal inactive gas (MIG) and tungsten inactive gas (TIG) processes for laser hybrid welding | |
Junker et al. | Tailor-made forging tools by Laser Metal Deposition | |
DE102009051336B4 (de) | Verwendung brillanter Laserstrahlung eines Faser- oder Scheibenlasers zum Schweißen von Werkstücken aus Keramik, Dentalkeramik, Porzellan, Hartmetall oder hochlegierten austenitischen Stählen | |
RU2707005C1 (ru) | Способ лазерного восстановления режущей кромки зубьев фрезы | |
RU2056255C1 (ru) | Способ изготовления отрезного резца | |
Gavrilov et al. | Laser-thermal Hardening of the Tools Set for Cold-forming Fasteners | |
Birukov et al. | Influence of the modes of laser cladding on bond strength and wear resistance of coatings | |
Ukar et al. | Laser polishing parameter optimization for die and moulds surface finishing | |
Bourahima et al. | Microstructural and Mechanical Characterization of Large Surfaces after Laser Cladding by Wavering of Nickel Coating on Cast-Iron Molds Used in Glass Industry | |
SU1502200A1 (ru) | Способ получени металлической заготовки с многослойным упрочн ющим покрытием дл формообразующего инструмента | |
Wetzig et al. | Induction assisted laser-cladding a new and effective method for producing high wear resistant coatings on steel components | |
Tönshoff et al. | Ceramics processing with laser radiation | |
JPS61139682A (ja) | レ−ザによる金属表面合金化法 |