RU2074265C1 - Способ поверхностной обработки металлических изделий - Google Patents
Способ поверхностной обработки металлических изделий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2074265C1 RU2074265C1 RU9293046418A RU93046418A RU2074265C1 RU 2074265 C1 RU2074265 C1 RU 2074265C1 RU 9293046418 A RU9293046418 A RU 9293046418A RU 93046418 A RU93046418 A RU 93046418A RU 2074265 C1 RU2074265 C1 RU 2074265C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cam
- remelting
- laser beam
- rectangle
- width
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/30—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for crankshafts; for camshafts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к способам лазерной обработки с переплавлением металлических поверхностей, в частности кулачковых валов для поршневых двигателей. Техническим результатом является сокращение длительности циклов и повышение экономичности. Сущность: поверхность кулачка обрабатывают лазерным лучом, сфокусированным в виде прямоугольника, причем длина луча простирается по всей ширине поверхности кулачка, а плотность мощности и относительная скорость регулируют для получения определенной глубины переплавки. 3 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к способам лазерной переплавки металлических поверхностей. При этом речь идет о повышении износостойкости металлических поверхностей, в особенности кулачковых валов, применяемых для клапанного распределения в двигателях внутреннего сгорания. Отдельные кулачки, установленные на кулачковых валах, своим вращательным движением вызывают перемещение соответствующих толкателей, качающихся рычагов и т.п.
Обычно износостойкость рабочих поверхностей кулачков повышают путем переплавки. Для этой цели уже довольно давно известен так называемый способ ВИГ (способ вольфрам инертный газ). К недостаткам этого способа следует отнести, в частности относительно большие затраты времени и связанное с этим длительное время циклов.
Из патента ФРГ N 3916684 A 1 известна переплавка рабочих поверхностей рокеров для клапанного газораспределения с помощью прямоугольного лазерного луча. Здесь переплавляемые поверхности разделены по ширине на несколько отдельных зон, причем большая средняя зона переплавляется по времени раздельно от внешних краевых зон. Однако и в этом способе затраты времени все еще относительно велики.
Задачей данного изобретения является создание особо экономичногоспособа лазерной переплавки.
Оказалось, что при определенной установке параметров лазерного луча можно осуществить переплавку поверхности по всей ее ширине за одну операцию, причем не происходит никаких нежелательных явлений в краевых зонах обрабатываемой поверхности. В соответствии с этим поставленная задача в настоящем способе решается следующим образом.
Длина прямоугольника лазерного луча устанавливается примерно такой же, что и ширина поверхности изделия, причем ширина прямоугольника составляет приблизительно 1-3 мм. Лазерный луч имеет непосредственно над металлической поверхностью плотность мощности от 5х104 до 105 Вт/см2. Кроме того, металлическая поверхность движется относительно и примерно поперек направления лазерного луча со скоростью 2 6,5 см/сек, предпочтительно 4 - 4,5 см/сек. С помощью настоящего способа можно экономично, т.е. с относительно коротким временем обработки, получать особо износостойкие поверхности.
Изделие, имеющее металлическую поверхность, в частности кулачковый вал, благоприятно предварительно подогревать перед лазерным переплавом до 360o-420oС, предпочтительно до около 420oC. В результате происходит дальнейшее снижение продолжительности переплавки, а износостойкость по окончанию процесса в целом улучшается.
Качество краевых зон поверхности сильно зависит от глубины переплавки. Наиболее благоприятна переплавка поверхности до глубины 350 мкм. К указанному размеру прибавляется еще допуск в 200 мкм на шлифование поверхности, проводимое при необходимости после переплавки.
Изобретение поясняется чертежом, где показан один из нескольких кулачков 1, установленных на кулачковом валу 2. Рабочая поверхность кулачка 1 обозначена позицией 3. Для переплавки лазерный луччерез оптическую систему (не показана) фокусируют в виде прямоугольника 4, направленного на рабочую поверхность 3. На чертеже прямоугольник заштрихован только для наглядности. С целью переплавки всей рабочей поверхности кулачковый вал 2 приводится во вращение. Вследствие некруглой формы кулачка 1 оптика выполнена с возможностью регулирования, что обеспечивает постоянство или контролируемую установку расстояния до рабочей поверхности 3. Таким образом, в зоне прямоугольника 4 перемещающегося под ним кулачка 1 обеспечивается плотность мощности примерно от 5х104 до 1х105 Вт/см2. Длина прямоугольника 4 соответствует ширине рабочей поверхности 3. Ширина прямоугольника 4 составляет приблизительно 1-3 мм. Для переплавки кулачковый вал 2 вращается с определенной скоростью, позволяющей получить на рабочей поверхности 3 скорость относительно прямоугольника 4 лазерного луча, равную 2-6,5 см/сек, предпочтительно 4-4,5 см/сек.
В другом варианте выполнения скорость металлической поверхности относительно лазерного луча также находится в указанных выше пределах, однако кулачковый вал 2 вращается не равномерно, а в зависимости от формы кулачка с различными угловыми скоростями на разных участках. Некруглая форма кулачка 1 обусловливает в области вершины 5 кулачка и примыкающих зон рабочей поверхности худший отвод тепла, поскольку переплавляемые поверхности расположены здесь напротив друг друга более плотно, чем, например на тупом конце 6. Поэтому для получения желаемой глубины переплавки, равной примерно 350 мкм, необходимо варьировать скорость вращения кулачкового вала.
Перед началом самого процесса переплавки кулачковый вал 2 предварительно нагревают примерно до 400oC. После переплавки не требуется специально управляемого процесса охлаждения. Эффект охлаждения имеет место только за счет отвода тепла от рабочей поверхности 3 в направлении кулачкового вала 2.
Если после переплавки проводится шлифование рабочих поверхностей 3, то это необходимо учитывать при установке глубины переплавки, принимая во внимание скорость вращения кулачкового вала 2 и, при известных условиях, плотность мощности лазерного луча. Если шлифованием снимается максимально 200 мкм, то глубину переплавки следует устанавливать 550 мкм.
Кулачковый вал 2 выполнен из чугуна. Указанные выше параметры относятся, в частности к чугунам с обозначением GG25-GG30.
Claims (4)
1. Способ поверхностной обработки металлических изделий, преимущественно поверхностей кулачка, включающий оплавление поверхности лазерным лучом, сфокусированным в виде прямоугольника, и перемещение обрабатываемой поверхности изделия относительно луча, отличающийся тем, что оплавление осуществляют лучом, сфокусированным в виде прямоугольника длиной, равной примерно ширине обрабатываемой поверхности и шириной 1 3 мм с плотностью мощности от 5 х 104 до 1 х 105 Вт/см2, а перемещение поверхности относительно луча ведут со скоростью 2 6,5 см/с.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатываемую поверхность кулачка перемещают со скоростью 4,0 4,5 см/с.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что поверхность кулачка перед оплавлением подвергают нагреву до 360 420oС, предпочтительно около 400oС.
4. Способ по одному из пп.1 3, отличающийся тем, что оплавление поверхности кулачка ведут на глубину примерно 350 мкм с допуском предпочтительно +200 мкм.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEP4111989.4 | 1991-04-12 | ||
DE4111989 | 1991-04-12 | ||
PCT/DE1992/000295 WO1992018653A1 (de) | 1991-04-12 | 1992-04-07 | Verfahren zum laserumschmelzen metallischer oberflächen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93046418A RU93046418A (ru) | 1996-07-10 |
RU2074265C1 true RU2074265C1 (ru) | 1997-02-27 |
Family
ID=6429466
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9293046418A RU2074265C1 (ru) | 1991-04-12 | 1992-04-07 | Способ поверхностной обработки металлических изделий |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5446258A (ru) |
EP (1) | EP0578696B1 (ru) |
JP (1) | JPH07500632A (ru) |
AU (1) | AU1537392A (ru) |
ES (1) | ES2083164T3 (ru) |
RU (1) | RU2074265C1 (ru) |
WO (1) | WO1992018653A1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2640516C1 (ru) * | 2016-11-22 | 2018-01-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ лазерного упрочнения полой металлической заготовки |
RU2682189C2 (ru) * | 2014-03-11 | 2019-03-15 | Этхе-Тар, С.А. | Способ и система для лазерного упрочнения поверхности обрабатываемой детали |
RU2707166C2 (ru) * | 2015-05-08 | 2019-11-22 | Икергуне, А.И.Э. | Способ и устройство для термической обработки объекта с использованием пучка энергии |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4241527A1 (de) * | 1992-12-10 | 1994-06-16 | Opel Adam Ag | Verfahren zum Aufhärten und ggf. Glätten von Maschinenbauteilen sowie nach diesem Verfahren hergestellten Maschinenbauteilen |
DE19514285C1 (de) * | 1995-04-24 | 1996-06-20 | Fraunhofer Ges Forschung | Vorrichtung zum Umformen von Werkstücken mit Laserdiodenstrahlung |
DE69720531T2 (de) * | 1996-01-15 | 2004-01-08 | The University Of Tennessee Research Corp., Knoxville | Laserinduzierte vergütete oberflächen |
US6350326B1 (en) | 1996-01-15 | 2002-02-26 | The University Of Tennessee Research Corporation | Method for practicing a feedback controlled laser induced surface modification |
US5906053A (en) * | 1997-03-14 | 1999-05-25 | Fisher Barton, Inc. | Rotary cutting blade having a laser hardened cutting edge and a method for making the same with a laser |
US6294225B1 (en) | 1999-05-10 | 2001-09-25 | The University Of Tennessee Research Corporation | Method for improving the wear and corrosion resistance of material transport trailer surfaces |
US6299707B1 (en) | 1999-05-24 | 2001-10-09 | The University Of Tennessee Research Corporation | Method for increasing the wear resistance in an aluminum cylinder bore |
US6173886B1 (en) | 1999-05-24 | 2001-01-16 | The University Of Tennessee Research Corportion | Method for joining dissimilar metals or alloys |
US6497985B2 (en) | 1999-06-09 | 2002-12-24 | University Of Tennessee Research Corporation | Method for marking steel and aluminum alloys |
US6284067B1 (en) | 1999-07-02 | 2001-09-04 | The University Of Tennessee Research Corporation | Method for producing alloyed bands or strips on pistons for internal combustion engines |
US6423162B1 (en) | 1999-07-02 | 2002-07-23 | The University Of Tennesse Research Corporation | Method for producing decorative appearing bumper surfaces |
US6229111B1 (en) | 1999-10-13 | 2001-05-08 | The University Of Tennessee Research Corporation | Method for laser/plasma surface alloying |
US6328026B1 (en) | 1999-10-13 | 2001-12-11 | The University Of Tennessee Research Corporation | Method for increasing wear resistance in an engine cylinder bore and improved automotive engine |
WO2002071036A1 (en) * | 2001-03-06 | 2002-09-12 | Nsk Ltd. | Method for measuring particle size of inclusion in metal by emission spectrum intensity of element constituting inclusion in metal, and method for forming particle size distribution of inclusion in metal, and apparatus for executing that method |
US6857255B1 (en) | 2002-05-16 | 2005-02-22 | Fisher-Barton Llc | Reciprocating cutting blade having laser-hardened cutting edges and a method for making the same with a laser |
DE102012212791B4 (de) * | 2012-07-20 | 2014-02-27 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor |
CN104822849B (zh) | 2012-09-06 | 2017-05-17 | Etxe-Tar有限公司 | 用于对工件的表面进行激光硬化的方法及系统 |
CN103071931A (zh) * | 2013-01-14 | 2013-05-01 | 温州大学 | 一种飞秒激光对凸轮表面微造型的方法 |
EP2862648A1 (de) * | 2013-10-18 | 2015-04-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Teilweises Umschmelzen von gegossenen Bauteilen und gegossene Komponente |
CN114592118A (zh) | 2015-03-17 | 2022-06-07 | 爱科古恩A.I.E. | 用于金属片材的热处理的方法和系统 |
CN111230318A (zh) * | 2020-02-19 | 2020-06-05 | 五邑大学 | 一种适合于曲面的均匀激光微造型方法 |
CN112775441A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-05-11 | 南京航空航天大学 | 光束定制模组及减少激光选区熔化孔隙缺陷的方法和装置 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4304978A (en) * | 1978-10-05 | 1981-12-08 | Coherent, Inc. | Heat treating using a laser |
JPS56112415A (en) * | 1980-02-13 | 1981-09-04 | Toshiba Corp | Production of cam |
JPS619517A (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-17 | Mitsubishi Electric Corp | 回転体機械部品の表面改質装置 |
JPS6237350A (ja) * | 1985-08-12 | 1987-02-18 | Toshiba Corp | 表面熱処理装置 |
US4714809A (en) * | 1986-08-15 | 1987-12-22 | Tocco, Inc. | Method and apparatus for shaping the surfaces of cams on a camshaft |
JPS6389624A (ja) * | 1986-10-03 | 1988-04-20 | Nissan Motor Co Ltd | カムシヤフトの表面硬化処理方法 |
JPS63134634A (ja) * | 1986-11-26 | 1988-06-07 | Nissan Motor Co Ltd | カムシヤフトの表面硬化処理方法 |
JPS63293118A (ja) * | 1987-05-26 | 1988-11-30 | Mazda Motor Corp | カムシャフトの製造方法 |
DE3910280A1 (de) * | 1989-03-30 | 1990-10-11 | Aeg Elotherm Gmbh | Verfahren zum umschmelzhaerten metallischer werkstuecke |
DE3916684A1 (de) * | 1989-05-23 | 1990-11-29 | Opel Adam Ag | Verfahren zum umschmelzhaerten von oberflaechen |
-
1992
- 1992-04-07 ES ES92907656T patent/ES2083164T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-07 RU RU9293046418A patent/RU2074265C1/ru active
- 1992-04-07 US US08/119,160 patent/US5446258A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-04-07 EP EP92907656A patent/EP0578696B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-04-07 JP JP4507623A patent/JPH07500632A/ja active Pending
- 1992-04-07 AU AU15373/92A patent/AU1537392A/en not_active Abandoned
- 1992-04-07 WO PCT/DE1992/000295 patent/WO1992018653A1/de active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент ФРГ N 3916684, кл. C 21 D 9/30, 1990. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2682189C2 (ru) * | 2014-03-11 | 2019-03-15 | Этхе-Тар, С.А. | Способ и система для лазерного упрочнения поверхности обрабатываемой детали |
RU2707166C2 (ru) * | 2015-05-08 | 2019-11-22 | Икергуне, А.И.Э. | Способ и устройство для термической обработки объекта с использованием пучка энергии |
RU2640516C1 (ru) * | 2016-11-22 | 2018-01-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) | Способ лазерного упрочнения полой металлической заготовки |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5446258A (en) | 1995-08-29 |
WO1992018653A1 (de) | 1992-10-29 |
ES2083164T3 (es) | 1996-04-01 |
EP0578696B1 (de) | 1995-09-06 |
JPH07500632A (ja) | 1995-01-19 |
EP0578696A1 (de) | 1994-01-19 |
AU1537392A (en) | 1992-11-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2074265C1 (ru) | Способ поверхностной обработки металлических изделий | |
JP6538558B2 (ja) | ワークピース表面に対するレーザ硬化のための方法及び装置 | |
US4533400A (en) | Method and apparatus for laser hardening of steel | |
EP0009563B1 (de) | Verfahren zum Umschmelzhärten der Oberfläche eines um seine Drehachse rotierenden Werkstückes, welche Oberfläche unterschiedlichen Abstand von der Drehachse hat | |
US4720312A (en) | Process for producing surface remelted chilled layer camshaft | |
EP0147190A1 (en) | Method and apparatus for laser gear hardening | |
RU2707166C2 (ru) | Способ и устройство для термической обработки объекта с использованием пучка энергии | |
RU93046418A (ru) | Способ лазерной переплавки металлических поверхностей | |
JP2003525351A (ja) | 表面が合金とされた円筒形、部分円筒形又は中空円筒形の構成要素を製造する方法とこの方法を実施する装置 | |
JP2003525351A5 (ru) | ||
CN112746147A (zh) | 一种单工位激光淬火回火加工曲轴的装置及其方法 | |
JPH0621295B2 (ja) | シリンダ内周面のレ−ザ焼入れ方法 | |
RU2109082C1 (ru) | Способ обработки поверхности металлов, предназначенных для нанесения на них покрытия | |
SU1065164A1 (ru) | Способ обработки глубоких отверстий | |
SU1129244A1 (ru) | Способ закалки распределительного вала | |
JPS60258421A (ja) | カムシヤフトの再溶融硬化処理方法 | |
SU1576237A1 (ru) | Способ лазерно-механической обработки | |
RU1302560C (ru) | Способ дуговой обработки | |
JPS63105918A (ja) | レ−ザ−光オシレ−ト方法 | |
KR960007632B1 (ko) | 재용융 경화처리방법 및 그 장치 | |
BG52210A1 (bg) | Метод за повърхностно уякчаване чрез електрическа дъга на ротационно-профилни тела | |
JPS63176431A (ja) | 再溶融チルカムシヤフトの製造方法 | |
RU1794610C (ru) | Способ индукционной наплавки | |
SU1498795A1 (ru) | Способ термического упрочнени изделий | |
SU691243A1 (ru) | Способ плазменно-механической обработки |