RU2058401C1 - Способ лазерной обработки деталей вращения - Google Patents
Способ лазерной обработки деталей вращения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2058401C1 RU2058401C1 RU93035146A RU93035146A RU2058401C1 RU 2058401 C1 RU2058401 C1 RU 2058401C1 RU 93035146 A RU93035146 A RU 93035146A RU 93035146 A RU93035146 A RU 93035146A RU 2058401 C1 RU2058401 C1 RU 2058401C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- friction
- parts
- zone
- laser beam
- oil
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Использование: изобретение относится к области термической обработки стали с помощью концентрированных источников энергии, лазерным лучом и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей типа тел вращения, работающих в условиях трения со смазкой. Задача изобретения направлена на повышение износостойкости деталей из конструкционных сталей за счет формирования маслоподающего рельефа в зоне нагрева, при этом технический результат заключается в возможности снижения температуры в очаге трения и выноса продуктов трения из зоны эксплуатации. Сущность: в процессе обработки деталь вращают и смещают в осевом направлении, нагревают поверхность лучом лазера непрерывного действия с плотностью мощности 130 - 150 Вт/мм2, диаметром расфокусировки 0,8 - 1,0 мм, со степенью перекрытия зон нагрева 10 - 15%, при линейной скорости обработки 45 - 55 мм/с. 1 табл.
Description
Изобретение относится к термической обработке стали с помощью концентрированных источников энергии, а конкретнее лазерным лучом, и может быть использовано в машиностроении при изготовлении деталей типа тел вращения, работающих в условиях трения со смазкой.
Уровень техники заключается в следующем.
Известны способы лазерной поверхностной обработки, при которых на поверхность вращающейся детали воздействуют лазерным лучом, при этом лазерный луч моделируют по его поперечному сечению перпендикулярно оси луча по его интенсивности в зависимости от геометрии поверхности, обрабатываемой лучом, и требуемой глубины проникновения лазерного луча [1] или перед лазерной обработкой осуществляют деформацию поверхности деформирующим элементом [2]
Недостатком способа является невысокая износостойкость деталей, так как в зоне трения в результате высокой температуры происходит отпуск металла, теряется твердость, начинается интенсивный износ поверхности.
Недостатком способа является невысокая износостойкость деталей, так как в зоне трения в результате высокой температуры происходит отпуск металла, теряется твердость, начинается интенсивный износ поверхности.
Наиболее близким к изобретению является способ термической обработки деталей, включающий вращение и осевое смещение детали, нагрев поверхности лучом лазера с формированием локальной зоны, движущейся вдоль витка вращения детали, поддержание температуры на поверхности одного витка в заданном интервале значений и охлаждение [3]
Недостатком известного способа является невысокая износостойкость, так как режимы обработки детали не обеспечивают формирование оптимального рельефа в процессе эксплуатации детали, подающего масло в очаг трения.
Недостатком известного способа является невысокая износостойкость, так как режимы обработки детали не обеспечивают формирование оптимального рельефа в процессе эксплуатации детали, подающего масло в очаг трения.
Изобретение направлено на решение задачи повышения износостойкости деталей из конструкционных сталей за счет формирования маслоподающего рельефа в зоне нагрева (непрерывного обновления масла). При этом технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в возможности снижения температуры в очаге трения и выноса продуктов трения из зоны эксплуатации.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в указанном способе лазерной обработки деталей, эксплуатируемых в условиях трения со смазкой, включающем вращение и осевое смещение деталей, нагрев поверхности, последний осуществляют лучом лазера непрерывного действия с плотностью мощности 130-150 Вт/мм2, диаметром расфокусировки 0,8-1,0 мм, со степенью перекрытия зон нагрева 10-15% при линейной скорости обработки 45-55 мм/с. При этом формируется локальная зона, движущаяся вдоль витка вращения детали.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков и указанным техническим результатом заключается в том, что в процессе непрерывной лазерной обработки формируется маслоподающий рельеф, движущийся вдоль витка вращения детали, что обусловливает непрерывное обновление масла, обеспечивающее снижение температуры в очаге трения и вынос продуктов трения. Кроме того, в результате лазерного воздействия при указанных режимах на поверхности изделия формируется закаленная зона глубиной порядка 150 мкм и микротвердостью 10000 МПа.
Способ осуществляется следующим образом. Деталь, имеющую форму тела вращения, закрепляют в манипуляторе и сообщают ей вращательно-поступательное перемещение, при этом на ее поверхность воздействуют лучом лазера непрерывного действия. В результате лазерной обработки на поверхности детали формируются дорожки лазерного оплавления, имеющие форму спирали (маслоподающий рельеф). В процессе эксплуатации изделия, на поверхности которого сформирован маслоподающий рельеф, смазочная жидкость попадает во впадины между дорожками, подается в очаг трения, двигаясь по спирали, снижает температуру в очаге трения и вымывает продукты трения из области контакта, постоянно обновляясь. Лазерная обработка лучом непрерывного действия по заявленным режимам обеспечивает получение рельефа с высотой пиков 5-10 мкм и шагом 100-120 мкм, что соответствует 4 классу чистоты поверхности. При образовании рельефа с высотой пиков менее 5 мкм не обеспечивается подача масла в очаг трения, так как оно не удерживается на поверхности детали. При образовании рельефа с высотой пиков более 10 мкм возможно выкрашивание пиков и создание предпосылок для абразивного износа поверхности. При образовании рельефа с шагом более 120 мкм масло не будет удерживаться на поверхности детали, а с шагом менее 100 мкм не будет попадать в маслоподающие канавки в результате действия сил поверхностного натяжения масла.
Триботехнические испытания проводились по схеме диск-колодка на машине трения типа МИ-1М в среде масла И-20 при комнатной температуре, скорость скольжения 1 м/с, продолжительность одного испытания 2 ч, осевая нагрузка 50 кг. Величину износа определяли по потере массы испытываемого образца. Результаты испытаний представлены в таблице.
В качестве контртела использовали образцы из стали 95Х18 с шероховатостью 0,08 мкм (11 класс чистоты) и твердостью 58 HRC. На образцы-диски из стали 40Х диаметром 40 мм воздействовали лучом лазера непрерывного действия с плотностью мощности 130-150 Вт/мм2, диаметром расфокусировки 0,8-1,0 мм, со степенью перекрытия зон нагрева 10-15% при линейной скорости обработки 45-55 мм/с.
Результаты испытаний показали, что оптимальными триботехническими характеристиками обладают образцы, подвергнутые лазерной обработке по следующим режимам: плотность мощности луча лазера 130-150 Вт/мм2, диаметр расфокусировки 0,8-1,0 мм, степень перекрытия зон нагрева 10-15% линейная скорость обработки 45-55 мм/с.
Claims (1)
- СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ВРАЩЕНИЯ преимущественно из конструкционных сталей, эксплуатируемых в условиях трения со смазкой, включающий вращение и осевое смешение детали, нагрев поверхности лучом лазера, отличающийся тем, что нагрев осуществляют лучом лазера непрерывного действия с плотностью мощности 130 150 Вт/мм2, диаметром расфокусировки 0,8 1,0 мм со степенью перекрытия зон нагрева 10 15% при линейной скорости обработки 45 55 мм/с.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93035146A RU2058401C1 (ru) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | Способ лазерной обработки деталей вращения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93035146A RU2058401C1 (ru) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | Способ лазерной обработки деталей вращения |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2058401C1 true RU2058401C1 (ru) | 1996-04-20 |
RU93035146A RU93035146A (ru) | 1997-02-20 |
Family
ID=20144634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93035146A RU2058401C1 (ru) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | Способ лазерной обработки деталей вращения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2058401C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2734826C1 (ru) * | 2020-06-22 | 2020-10-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ лазерной обработки деталей тел вращения из инструментальных сталей |
-
1993
- 1993-07-13 RU RU93035146A patent/RU2058401C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1611947, кл. C 21D 1/09, 1990. 2. Авторское свидетельство СССР N 1617007, кл. C 21D 1/09, 1990. 3. Авторское свидетельство СССР N 1601139, кл. C 21D 1/09, 1990. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2734826C1 (ru) * | 2020-06-22 | 2020-10-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Способ лазерной обработки деталей тел вращения из инструментальных сталей |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lesyk et al. | Effects of laser heat treatment combined with ultrasonic impact treatment on the surface topography and hardness of carbon steel AISI 1045 | |
EP2628808A1 (en) | Localized hardening of metallic surfaces | |
Anusha et al. | A novel method of laser surface hardening treatment inducing different thermal processing condition for Thin-sectioned 100Cr6 steel | |
Anusha et al. | Diode laser surface treatment of bearing steel for improved sliding wear performance | |
RU2058401C1 (ru) | Способ лазерной обработки деталей вращения | |
Küçük et al. | A comparative analysis of the effect of laser surface treatment on the dry sliding wear behavior of ductile cast irons with different microstructures | |
WO1996006198A1 (en) | Surface treated iron bearing element | |
US3972084A (en) | Fastener manufacturing method | |
Gregory | Thermal and chemico-thermal treatments of ferrous materials to reduce wear | |
Zhao et al. | Effects of overlapping distances on steel microstructure and properties after multi-track laser quenching | |
RU2385212C2 (ru) | Способ упрочнения поверхности деталей | |
US3968533A (en) | Fastener manufacturing apparatus | |
CN1194838C (zh) | 摩擦副工作表面微坑数控激光成型方法及装置 | |
RU2069233C1 (ru) | Способ упрочнения поверхности стальных изделий | |
RU2556897C1 (ru) | Способ поверхностного закалочного упрочнения режуще-деформирующим инструментом | |
CN106319196A (zh) | 一种医用低碳马氏体不锈钢材质手术器械的控温激光相变硬化工艺 | |
RU2377318C2 (ru) | Способ термической обработки деталей машиностроения | |
Zulhishamuddin et al. | Optimization of pulsed Nd: YAG laser melting of gray cast iron at different spot sizes for enhanced surface properties | |
JPH0791214A (ja) | エンジンバルブ軸部の表面処理方法 | |
Zohuri et al. | Laser surface processing | |
Hengerer et al. | Through-hardening or case-hardening for tapered roller bearings? | |
RU93035146A (ru) | Способ лазерной обработки поверхности деталей | |
RU2271919C2 (ru) | Инструмент для электромеханической обработки поверхности детали | |
Prokhorova et al. | Optimization of the Laser Hardening of Punching Tools | |
RU197733U1 (ru) | Инструмент для фрикционной поверхностной закалки детали |