RU2153009C1 - Method for laser hardening of steel products - Google Patents

Method for laser hardening of steel products Download PDF

Info

Publication number
RU2153009C1
RU2153009C1 RU99124230A RU99124230A RU2153009C1 RU 2153009 C1 RU2153009 C1 RU 2153009C1 RU 99124230 A RU99124230 A RU 99124230A RU 99124230 A RU99124230 A RU 99124230A RU 2153009 C1 RU2153009 C1 RU 2153009C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
laser
product
thickness
layer
back side
Prior art date
Application number
RU99124230A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.И. Тескер
В.А. Гурьев
Ф.В. Казак
Д.В. Марьев
В.С. Елистратов
В.М. Дуросов
Original Assignee
Волгоградский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Волгоградский государственный технический университет filed Critical Волгоградский государственный технический университет
Priority to RU99124230A priority Critical patent/RU2153009C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2153009C1 publication Critical patent/RU2153009C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

FIELD: heat treatment of metals with the aid of concentrated power sources, applicable for improvement of quality and decrease of curvature of products, mainly of sheet material (for example, knives, hack saw blade, disk cutters, etc.), having residual strains arising after laser treatment and causing distortion of the product initial shape. SUBSTANCE: scraper knife of steel 65 after volumetric, heat treatment is subjected to surface laser hardening. Subjected to laser hardening are the working side of knife and the back side of the knife with formation of thickness of the hardened layer of the knife back side exceeding that on the working side, whose value is determined from relation: Zhard1 = Zhard2•A, where Zhard1 - thickness of layer of product back side treated by laser; Zhard2 - thickness of layer of product working side treated by laser, A - coefficient taking into account the thickness of layer of product back side hardened by laser, A>1. EFFECT: improved quality, decreased sag (curvature) and excluded subsequent operation of dressing of products made of sheet material. 1 cl, 5 dwg, 5 tbl

Description

Изобретение относится к области термической обработки металлов с помощью концентрированных источников энергии и может быть использовано для улучшения качества и уменьшения кривизны изделий из тонколистового материала (например, ножи, ножовочные полотна, дисковые фрезы и т.д.), имеющих остаточные деформации, возникающие после лазерной обработки и приводящие к возникновению искажения первоначальной формы изделия. The invention relates to the field of heat treatment of metals using concentrated energy sources and can be used to improve the quality and reduce the curvature of products from sheet material (for example, knives, hacksaws, disk cutters, etc.) having residual deformations that occur after laser processing and leading to distortion of the original shape of the product.

В процессе термической обработки, в том числе и лазерной, в результате остаточных напряжений возникает большая вероятность возникновения искажения требуемой формы изделия. Величина и знак остаточных напряжений, возникающих после лазерной обработки изделий, могут значительно влиять на эксплуатационные характеристики деталей. Так например, при лазерной обработке по режиму

Figure 00000002
[Процессы лазерной сварки и термообработки/ В.М. Андрияхин. - М.: Наука, 1988. - 176 с. - ISBN 5-02-005979 - х. стр. 53.] происходит искажение первоначальной формы изделия в результате возникновения остаточных напряжении
Figure 00000003
[Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 3 Методы поверхностной лазерной обработки: Учеб. пособие для вузов/ А. Г. Григорьянц, А.Н. Сафонов; Под ред. А.Г. Григорьянца.- М.: Высш. шк., 1987. - 191 с.: ил. стр. 90.] и возникновение стрелы прогиба f (кривизны), в результате чего в некоторых случаях невозможно дальнейшее использование изделий в эксплуатации. Из этой формулы видно, что стрела прогиба равна:
Figure 00000004

где f - стрела прогиба,
μ - коэффициент Пуассона,
d - толщина образца,
σ - достаточное напряжение,
l - длина образца,
h - толщина лазерного слоя,
E - модуль упругости.In the process of heat treatment, including laser, as a result of residual stresses there is a high probability of distortion of the desired shape of the product. The magnitude and sign of residual stresses arising after laser processing of products can significantly affect the operational characteristics of parts. So, for example, when laser processing mode
Figure 00000002
[Processes of laser welding and heat treatment / V.M. Andriyakhin. - M .: Nauka, 1988 .-- 176 p. - ISBN 5-02-005979 - x. p. 53.] there is a distortion of the original shape of the product as a result of residual voltage
Figure 00000003
[Laser technology and technology. In 7 kn. Prince 3 Methods of surface laser treatment: Textbook. manual for universities / A. G. Grigoryants, A.N. Safonov; Ed. A.G. Grigoryantsa.- M .: Higher. school., 1987. - 191 p.: ill. p. 90.] and the occurrence of the deflection arrow f (curvature), as a result of which, in some cases, further use of the products in operation is impossible. From this formula it is seen that the deflection arrow is equal to:
Figure 00000004

where f is the deflection arrow,
μ is the Poisson's ratio,
d is the thickness of the sample,
σ is sufficient stress,
l is the length of the sample,
h is the thickness of the laser layer,
E is the modulus of elasticity.

Для устранения стрелы прогиба (кривизны), появляющейся при термической обработке деталей применяют различные методы и способы их правки. Известен способ механической правки металлических изделий с помощью магнитно-импульсного устройства, который основан на придании отдельным, малым по площади элементам достаточно высокой скорости по нормали к поверхности. Правка осуществляется за счет деформирующего усилия, которое возникает из-за инерционного сопротивления областей детали, прилегающих к деформирующему элементу [Ракошиц Г.С., Кузьминцев В.Н. Машинная правка проката, поковок и деталей: Учебное пособие для подготовки рабочих на производстве. - 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 1988. - 199 с.: ил.]. To eliminate the deflection arrow (curvature) that appears during the heat treatment of parts, various methods and methods for correcting them are used. A known method of mechanical dressing of metal products using a magnetic pulse device, which is based on giving the individual, small in area elements a sufficiently high speed normal to the surface. Editing is carried out due to the deforming force, which arises due to the inertial resistance of the areas of the part adjacent to the deforming element [G. Rakoshits, V. N. Kuzmintsev Machine editing of rolled products, forgings and parts: A training manual for the training of workers in production. - 3rd ed., Revised. and add. -M .: Higher. school, 1988. - 199 p .: ill.].

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, является возникновение поверхностных механических повреждений в виде дефектов, которые могут привести к преждевременным поломкам изделий. The reasons that impede the achievement of the required technical result is the occurrence of surface mechanical damage in the form of defects that can lead to premature failure of products.

Известен способ снижения остаточных деформаций, заключающийся в предварительном изгибе изделия выпуклостью навстречу лазерному лучу. [Сварочное производство; Ежемесячный научно-технический и производственный журнал, N 8 (741), август, 1996. Сафонов А.Н. - Остаточные напряжения в поверхностных слоях после лазерной обработки и их влияние на эксплуатационные свойства, стр. 7-11]. A known method of reducing residual deformations, which consists in preliminary bending of the product with a bulge towards the laser beam. [Welding production; Monthly scientific-technical and production journal, N 8 (741), August, 1996. A. Safonov - Residual stresses in surface layers after laser processing and their influence on operational properties, pp. 7-11].

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, является то, что в результате предварительного изгиба образца наносятся механические повреждения, что может привести к возникновению дополнительных напряжений и преждевременной потере работоспособности детали. The reasons that impede the achievement of the required technical result is that as a result of preliminary bending of the sample, mechanical damage is caused, which can lead to additional stresses and premature loss of workability of the part.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ лазерной закалки стальных изделий из тонколистового материала с целью улучшения его качества путем снижения уровня остаточных напряжений в обрабатываемой зоне, включающий нагрев поверхности лазерным лучом и одновременное принудительное охлаждение обратной стороны материала струей жидкости (Заяв. Японии N 59-12726, кл. C 21 D 1/09, опубл. 26.03.84). The closest in technical essence to the proposed method is a method of laser hardening of steel products from sheet material in order to improve its quality by reducing the level of residual stresses in the treated area, including heating the surface with a laser beam and simultaneous forced cooling of the reverse side of the material with a liquid jet (Application. Japan N 59-12726, class C 21 D 1/09, publ. 26.03.84).

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата, является вероятность образования закалочных трещин в результате одновременного проведения с лазерным нагревом принудительного охлаждения обратной стороны изделия. Закалочные трещины могут являться причиной снижения качества готового изделия. The reasons that impede the achievement of the required technical result is the likelihood of the formation of quenching cracks as a result of the forced cooling of the reverse side of the product with laser heating. Hardening cracks can cause a decrease in the quality of the finished product.

Задачей изобретения является устранение остаточных деформаций, возникающих после лазерной обработки и приводящих к возникновению искажения первоначальной формы стальных изделий. The objective of the invention is to eliminate residual deformations that occur after laser processing and leading to distortion of the original shape of steel products.

Технический результат - улучшение качества, уменьшение стрелы прогиба (кривизны) и исключение последующей операции правки стальных изделий, преимущественно из тонколистового материала. The technical result is an improvement in quality, a decrease in the deflection arrow (curvature) and the exclusion of the subsequent straightening operation of steel products, mainly from sheet material.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе лазерной закалки стальных изделий из тонколистового материала, включающем нагрев рабочей стороны изделия лазерным лучом, дополнительно осуществляют лазерную обработку обратной стороны изделия с формированием толщины обработанного слоя большей, чем на рабочей стороне, величина которой определяется соотношением:
Zзак1=Zзак2•A
где
Zзак1 - толщина обработанного лазером слоя обратной стороны изделия;
Zзак2 - толщина обработанного лазером слоя рабочей стороны изделия;
A - коэффициент, учитывающий толщину закаленного лазером слоя обратной стороны изделия, A > 1.The technical result is achieved by the fact that in the method of laser hardening of steel products from sheet material, including heating the working side of the product with a laser beam, laser processing of the reverse side of the product is additionally performed with the formation of a thickness of the treated layer greater than on the working side, the value of which is determined by the ratio:
Z Zak1 = Z Zak2 • A
Where
Z Zak1 - the thickness of the laser-treated layer on the reverse side of the product;
Z Zak2 - the thickness of the laser-treated layer of the working side of the product;
A is a coefficient taking into account the thickness of the laser-hardened layer of the reverse side of the product, A> 1.

Полученные условия улучшения качества, уменьшения стрелы прогиба (кривизны) и исключения последующей операции правки стальных изделий, преимущественно из тонколистового материала (например, ножи, ножовочные полотна, дисковые фрезы и т. д.), имеющих остаточные деформации, возникающие после лазерной обработки и приводящие к возникновению искажения первоначальной формы детали, в предложенном способе основаны на следующих соображениях. The obtained conditions for improving the quality, reducing the bending arrow (curvature) and eliminating the subsequent straightening operation of steel products, mainly from sheet material (for example, knives, hacksaw blades, disk cutters, etc.), having residual deformations that occur after laser processing and leading to the occurrence of distortion of the original shape of the part, in the proposed method are based on the following considerations.

Необходимость выполнения условия, при котором проводится лазерная обработка обратной стороны изделия можно объяснить следующим. При невыполнении этого условия, т.е. при различных Zзак2 происходит искажение первоначальной формы детали (фиг. 1, фиг.2), что может не соответствовать требованиям нормативно-технической документации на данный вид продукции и будет невозможна ее эксплуатация в производстве.The need to fulfill the conditions under which laser processing of the reverse side of the product is carried out can be explained as follows. If this condition is not met, i.e. at different Z Zak2 , the initial shape of the part is distorted (Fig. 1, Fig. 2), which may not meet the requirements of the regulatory and technical documentation for this type of product and its operation in production will be impossible.

Приведенная выше формула позволяет целенаправленно подходить к выбору оптимальных режимов лазерной обработки, при которых значительно уменьшается вероятность возникновения искажения требуемой формы изделия в результате увеличения объема деформируемого металла за счет увеличения толщины обработанного лазером слоя обратной стороны. The above formula makes it possible to purposefully approach the choice of optimal laser processing modes, in which the likelihood of distortion of the desired shape of the product as a result of an increase in the volume of the deformed metal due to an increase in the thickness of the back-side laser-treated layer is significantly reduced.

Так, например, при A ≤ 1 выполняется условие f3< f2, т.е. в результате правки не до конца удалось исключить прогиб (фиг.3), так как толщина обработанного лазером слоя Zзак1 (объем деформируемого металла) обратной стороны изделия меньше или равна толщине обработанного лазером слоя Zзак2 (объему деформируемого металла) после лазерной обработки рабочей стороны, так как в данном случае необходимо преодолеть сопротивление не только основного металла, но и обработанного лазером слоя на рабочей стороне.So, for example, for A ≤ 1, the condition f 3 <f 2 is satisfied, i.e. as a result of editing, it was not possible to completely eliminate the deflection (Fig. 3), since the thickness of the laser-treated layer Z zak1 (volume of the deformable metal) of the back side of the product is less than or equal to the thickness of the laser-treated layer Z zak2 (volume of the wrought metal) after laser processing of the working side , since in this case it is necessary to overcome the resistance not only of the base metal, but also of the laser-treated layer on the working side.

При определенном A > 1 может выполняться условие, когда f4=0. Это означает, что термическая правка привела к устранению стрелы прогиба (кривизны) и деталь приобрела первоначальную форму в результате увеличения объема деформированного металла на обратной стороне изделия (фиг. 4).For a certain A> 1, the condition can be satisfied when f 4 = 0. This means that thermal straightening led to the elimination of the deflection arrow (curvature) and the part acquired its original shape as a result of an increase in the volume of deformed metal on the back of the product (Fig. 4).

При дальнейшем увеличении A f5≠0. Это свидетельствует о том, что в результате термической правки стрела прогиба изменила свой знак и оказалась направленной в противоположную сторону (фиг. 5).With a further increase, A f 5 ≠ 0. This indicates that, as a result of thermal editing, the deflection arrow changed its sign and turned out to be directed in the opposite direction (Fig. 5).

Приведем расчеты определения толщины обработанного лазером слоя обратной стороны изделия. We present the calculations for determining the thickness of the laser-treated layer on the reverse side of the product.

Примем за оптимальный по эксплуатационным характеристикам вариант односторонней лазерной закалки рабочей стороны скребковых ножей, изготовленных из стали 65Г - четвертый (см. табл.2). We will take the fourth variant (see Table 2) as the optimal in terms of performance characteristics option for single-sided laser hardening of the working side of scraper knives made of 65G steel.

При данном режиме толщина обработанного лазером слоя рабочей стороны детали Zзак2 равна 0,57 - 0,62 мм, а стрела прогиба (кривизна) -(0,91...0,94) мм (см. табл.2).In this mode, the thickness of the laser-treated layer of the working side of the part Z zak2 is 0.57 - 0.62 mm, and the deflection arrow (curvature) is (0.91 ... 0.94) mm (see Table 2).

Например, при режимах 1-4 лазерной обработки обратной стороны ножей (см. табл.3) находим:

Figure 00000005
При этом стрела прогиба находится в пределах -(0,85. ..0,23) и выполняется условие f3<f2. Это говорит о том, что в результате лазерной обработки обратной стороны изделия не до конца удалось исключить стрелу прогиба. При режимах 5-7 лазерной обработки обратной стороны ножей (см. табл. 3) находим:
Figure 00000006
При этом стрела прогиба уменьшилась и находится в пределах (-0,11...+0,09) и выполняется условие f4 приблизительно равно 0. Отсюда можно сделать заключение, что лазерная обработка обратной стороны изделия привела к практически полному устранению стрелы прогиба. При режиме 8 лазерной обработки обратной стороны ножей (см. табл.3) находим:
Figure 00000007
При этом происходит дальнейшее увеличение стрелы прогиба в противоположную сторону, величина которой находится в пределах +(0,15...0,22) и выполняется условие f5≠0.For example, with modes 1-4 of laser processing of the back of the knives (see Table 3), we find:
Figure 00000005
In this case, the deflection arrow is in the range - (0.85 ... 0..23) and the condition f 3 <f 2 is fulfilled. This suggests that as a result of laser processing of the reverse side of the product, it was not possible to completely eliminate the deflection arrow. When modes 5-7 laser processing of the reverse side of the knives (see table. 3) we find:
Figure 00000006
In this case, the deflection arrow decreased and is within the range (-0.11 ... + 0.09) and the condition f 4 is approximately equal to 0. From this we can conclude that laser processing of the back of the product led to the almost complete elimination of the deflection arrow. When mode 8 laser processing of the reverse side of the knives (see table 3) we find:
Figure 00000007
In this case, a further increase in the deflection arrow occurs in the opposite direction, the value of which is in the range + (0.15 ... 0.22) and the condition f 5 ≠ 0 is fulfilled.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого изобретения, а определен из перечня выявленных аналогов прототип, как наиболее близкий по совокупности признаков аналог, позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объеме, изложенных в формуле изобретения. The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patents and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention, but was determined from the list identified analogues prototype, as the closest in the totality of the characteristics of the analogue, allowed to identify a set of essential in relation to the seen revealer technical result in the claimed hallmarks extent set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "novelty" under applicable law.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству. To verify the conformity of the claimed invention to the requirements of the inventive step, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention, the results of which show that the claimed invention does not explicitly follow from the prior art defined by the applicant, the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of technical wow result. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "inventive step" under applicable law.

Сущность способа иллюстрируется чертежом, на котором представлено: фиг. 1 - изделие до лазерной обработки (исходное состояние). Стрелы прогиба нет (f1= 0); фиг. 2 - изделие после лазерной обработки его рабочей стороны (сплошная линия - изделие до лазерной обработки, пунктирная линия - изделие после лазерной обработки). Возникновение стрелы прогиба (f2≠0); фиг. 3 - лазерная обработка обратной стороны изделия. Уменьшение стрелы прогиба (f3≠0, f3<f2); фиг. 4 - изделие после лазерной обработки обратной стороны. Полное устранение стрелы прогиба (f4 приблизительно равно 0); фиг. 5 - лазерная обработка обратной стороны изделия. Направление стрелы прогиба в обратную сторону (f5≠0). 1 - изделие; 2 - лазерная дорожка; 3 - лазерный луч; f1 - стрела прогиба в исходном состоянии; f2 - стрела прогиба после лазерной обработки рабочей стороны; f3,4,5 - стрела прогиба после лазерной обработки обратной стороны изделия соответственно.The essence of the method is illustrated in the drawing, which shows: FIG. 1 - product prior to laser processing (initial state). No deflection arrows (f 1 = 0); FIG. 2 - product after laser processing of its working side (solid line - product before laser processing, dashed line - product after laser processing). The appearance of the arrow of the deflection (f 2 ≠ 0); FIG. 3 - laser processing of the reverse side of the product. Decrease in the deflection boom (f 3 ≠ 0, f 3 <f 2 ); FIG. 4 - product after laser processing of the reverse side. Complete elimination of the deflection boom (f 4 is approximately 0); FIG. 5 - laser processing of the reverse side of the product. The direction of the arrow of the deflection in the opposite direction (f 5 ≠ 0). 1 - product; 2 - laser track; 3 - a laser beam; f 1 - arrow deflection in the initial state; f 2 - arrow deflection after laser processing of the working side; f 3,4,5 - deflection arrow after laser processing of the reverse side of the product, respectively.

Пример. По выбранным режимам проводилась лазерная обработка рабочих (см. табл. 2) и дополнительно обратных (см. табл. 3) сторон скребковых ножей для удаления серы, изготовленных из стали 65Г после объемной термической обработки (исходная твердость 48-51 HRCЭ). Геометрические размеры скребковых ножей приведены в табл. 1.Example. Laser treatment of the workers (see Table 2) and additionally the reverse (see Table 3) sides of the scraper blades for removing sulfur made of 65G steel after volumetric heat treatment (initial hardness 48-51 HRC E ) was performed according to the selected modes. The geometric dimensions of scraper knives are given in table. 1.

Лазерную обработку осуществляли на установке непрерывного CO2-лазера "Комета". Для повышения поглощающей способности обрабатываемые стороны фосфотировали. Поверхностную твердость замеряли на приборе "Роквелл". Испытания на износостойкость (определение относительной износостойкости ε ) осуществляли на установке "Шкода-Савин". Усталостные испытания с определением числа циклов до разрушения (Nц) проводили на пульсаторе ЦДМ-10 при отнулевом цикле нагружения. Толщину обработанного лазером слоя замеряли металлографическим методом на микроскопе МИМ-8. Стрелу прогиба (кривизну) замеряли при помощи индикаторной головки в средней части изделия. В зависимости от режимов лазерной обработки толщина обработанного слоя изменялась в пределах 0,31...0,75 мм на рабочей стороне и 0,31...1,20 мм - на обратной стороне (дополнительная обработка).Laser processing was carried out using a Comet continuous CO 2 laser. To increase the absorption capacity, the treated sides were phosphated. Surface hardness was measured on a Rockwell instrument. Tests for wear resistance (determination of the relative wear resistance ε) were carried out at the Skoda-Savin installation. Fatigue tests with the determination of the number of cycles to failure (N c ) were carried out on a pulsator TsDM-10 with a zero loading cycle. The thickness of the laser-treated layer was measured by a metallographic method using a MIM-8 microscope. The deflection arrow (curvature) was measured using the indicator head in the middle part of the product. Depending on the laser treatment regimes, the thickness of the treated layer varied within 0.31 ... 0.75 mm on the working side and 0.31 ... 1.20 mm on the reverse side (additional processing).

Из таблицы 2 видно, что оптимальным режимом лазерной обработки рабочих сторон скребковых ножей по эксплуатационным характеристикам является четвертый (относительная износостойкость ε = 1,5; среднее число циклов до разрушения Nц = 3650). При данном режиме стрела прогиба (кривизна) составляет: f1 = 0,91. . . 0,94 мм. Однако при указанной стреле прогиба невозможно использование ножей в реальных условиях эксплуатации.From table 2 it can be seen that the optimal laser treatment of the working sides of scraper knives according to operational characteristics is the fourth (relative wear resistance ε = 1.5; the average number of cycles to failure N c = 3650). In this mode, the deflection arrow (curvature) is: f 1 = 0.91. . . 0.94 mm. However, with the indicated deflection arrow, it is impossible to use knives in real operating conditions.

С целью улучшения качества изделия путем уменьшения его кривизны дополнительно осуществляли лазерную обработку обратной стороны изделия по различным режимам (см. табл. 3). При этом стрела прогиба (кривизна) ножей уменьшается и находится в пределах - (0,85...0,07) и +(0,07...0,22) мм. In order to improve the quality of the product by reducing its curvature, laser processing of the reverse side of the product was additionally carried out in various modes (see table. 3). In this case, the deflection arrow (curvature) of the knives decreases and is in the range - (0.85 ... 0.07) and + (0.07 ... 0.22) mm.

Из таблицы 4 видно, что оптимальными режимами дополнительной лазерной обработки по эксплуатационным характеристикам являются 5, 6 и 7 (относительная износостойкость ε = 1,5; среднее число циклов до разрушения Nц = 4300...4350).From table 4 it is seen that the optimal modes of additional laser processing according to operational characteristics are 5, 6 and 7 (relative wear resistance ε = 1.5; average number of cycles to failure N c = 4300 ... 4350).

Одновременно проведены испытания ножей по способу-прототипу и ножей в исходном состоянии после объемной термической обработки. Результаты испытаний приведены в таблице 5. At the same time tested knives according to the prototype method and knives in the initial state after volumetric heat treatment. The test results are shown in table 5.

Из таблицы 5 видно, что предлагаемый способ при одинаковой стреле прогиба (кривизне) f2 обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик ε, Nц) скребковых ножей по сравнению со способом-прототипом.From table 5 it is seen that the proposed method with the same arrow deflection (curvature) f 2 provides an increase in the operational characteristics of ε, N C ) scraper knives compared with the prototype method.

Итак, использование предлагаемого способа обработки стальных изделий обеспечивает:
1. Улучшение качества изделия путем уменьшения его стрелы прогиба (кривизны);
2. Повышение относительной износостойкости в 1,2 раза по сравнению с изделиями, обработанными по способу-прототипу;
3. Повышение относительной износостойкости в 1,5 раза по сравнению с изделиями в исходном состоянии (после объемной закалки);
4. Повышение циклической прочности в 1,37...1,38 раз по сравнению с изделиями, обработанными по способу-прототипу;
5. Повышение циклической прочности в 3,58...3,63 раз по сравнению с исходным состоянием (объемная закалка);
6. Исключение последующей операции правки.So, the use of the proposed method of processing steel products provides:
1. Improving the quality of the product by reducing its deflection arrows (curvature);
2. The increase in relative wear resistance by 1.2 times compared with products processed by the prototype method;
3. An increase in relative wear resistance by 1.5 times compared with products in the initial state (after volume hardening);
4. The increase in cyclic strength of 1.37 ... 1.38 times compared with products processed by the prototype method;
5. Increase in cyclic strength by 3.58 ... 3.63 times compared with the initial state (volume hardening);
6. Exclusion of a subsequent edit operation.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в машиностроении при восстановлении работоспособности и повышении ресурса плоских металлических изделий небольших толщин, имеющих остаточные деформации, возникающие после лазерной обработки;
- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed invention:
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is intended for use in mechanical engineering when restoring the working capacity and increasing the resource of flat metal products of small thicknesses having residual deformations arising after laser processing;
- for the claimed invention in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described above in the application is confirmed;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству. Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability" under applicable law.

Claims (1)

Способ лазерной закалки стальных изделий из тонколистового материала, включающий нагрев рабочей стороны изделия лазерным лучом, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют лазерную обработку обратной стороны изделия с формированием толщины обработанного слоя большей, чем на рабочей стороне, величину которой определяют из соотношения
Zзак.1 = Zзак.2 х А,
где Zзак.1 - толщина обработанного лазером слоя обратной стороны изделия;
Zзак.2 - толщина обработанного лазером слоя рабочей стороны изделия;
А - коэффициент, учитывающий толщину закаленного лазером слоя обратной стороны изделия, А > 1.The method of laser hardening of steel products from sheet material, including heating the working side of the product with a laser beam, characterized in that they further perform laser processing of the back side of the product with the formation of a thickness of the processed layer greater than on the working side, the value of which is determined from the ratio
Z Zak. 1 = Z Zak. 2 x A,
where Z Zak.1 - the thickness of the laser-treated layer on the reverse side of the product;
Z Zak.2 - the thickness of the laser-treated layer of the working side of the product;
A is a coefficient taking into account the thickness of the laser-hardened layer on the back of the product, A> 1.
RU99124230A 1999-11-16 1999-11-16 Method for laser hardening of steel products RU2153009C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99124230A RU2153009C1 (en) 1999-11-16 1999-11-16 Method for laser hardening of steel products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99124230A RU2153009C1 (en) 1999-11-16 1999-11-16 Method for laser hardening of steel products

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2153009C1 true RU2153009C1 (en) 2000-07-20

Family

ID=20227079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99124230A RU2153009C1 (en) 1999-11-16 1999-11-16 Method for laser hardening of steel products

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2153009C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449028C1 (en) * 2010-12-27 2012-04-27 Владимир Павлович Бирюков Hardening method of surface layers of flat long steel items
CN106319196A (en) * 2015-06-26 2017-01-11 上海市机械制造工艺研究所有限公司 Temperature-controlled laser transformation hardening process for medical low-carbon martensitic stainless steel surgical instrument
CN106319161A (en) * 2015-06-26 2017-01-11 上海市机械制造工艺研究所有限公司 Laser transformation hardening process for medical low-carbon martensitic stainless steel surgical instrument
US20170298990A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-19 Caterpillar Inc. Self-lubricating roller bearing and methods of making and using self-lubricating roller bearing
CN111483525A (en) * 2019-01-29 2020-08-04 丰田自动车株式会社 Vehicle structure and method for reinforcing a vehicle steel sheet

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
59-12726, 26.03.1984. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2449028C1 (en) * 2010-12-27 2012-04-27 Владимир Павлович Бирюков Hardening method of surface layers of flat long steel items
CN106319196A (en) * 2015-06-26 2017-01-11 上海市机械制造工艺研究所有限公司 Temperature-controlled laser transformation hardening process for medical low-carbon martensitic stainless steel surgical instrument
CN106319161A (en) * 2015-06-26 2017-01-11 上海市机械制造工艺研究所有限公司 Laser transformation hardening process for medical low-carbon martensitic stainless steel surgical instrument
US20170298990A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-19 Caterpillar Inc. Self-lubricating roller bearing and methods of making and using self-lubricating roller bearing
CN111483525A (en) * 2019-01-29 2020-08-04 丰田自动车株式会社 Vehicle structure and method for reinforcing a vehicle steel sheet

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pagano et al. Laser remelting for enhancing tribological performances of a ductile iron
CA2910862C (en) Surface layer grain refining hot-shearing method and workpiece obtained by surface layer grain refining hot-shearing
Han et al. Numerical and experimental investigations on mechanical trimming process for hot stamped ultra-high strength parts
RU2153009C1 (en) Method for laser hardening of steel products
Yoshida et al. Evaluation and improving methods of stretch flangeability
Sim Roman chain-mail: experiments to reproduce the techniques of manufacture
Meier et al. Hard broaching of case hardened SAE 5120
Mohamed et al. Advances in FEM Simulation of HFQ® AA6082 tailor welded blanks for automotive applications
JP5493687B2 (en) How to set shearing conditions
Denkena et al. Effect of mechanical finishing on residual stresses and application behavior of wire arc additive manufactured aluminum components
Segurado et al. Enhanced Fatigue Behavior in Quenched and Tempered High-Strength Steel by Means of Double Surface Treatments
JP4510572B2 (en) Manufacturing method for automotive parts having punched end faces with excellent fatigue characteristics
Martinovs et al. Laser hardening process optimization using FEM
Sharma et al. Influence of single point incremental forming on the low-cycle fatigue performance of AA6061-T6
JPH11151581A (en) Joining method for steel material and manufacture of metallic mold
Kadhim et al. Mechanical properties of burnished steel AISI 1008
Etemadi et al. Metallurgical Analysis of Crack Initiation of Wire-Cut Electrical Discharge-Machined Spline Actuators Made of 17-4 PH Stainless Steel
Weaver et al. A study of edge characteristics of sheared and bent steel plate
Wang et al. A study of laser surface modification for GCr15 steel
Karabulut et al. Springback Prediction Performance and Experimental Analysis in the V-bending Process of SCGADUB1180 Advanced High-Strength Steel
조우진 New Approach to Hole Expansion Ratio (HER): Effect of Punching Damage on HER of Complex phase and Martensitic Steels
Sheikh et al. Comparative Analysis of Annealed AISI D6 and D2 Cold Working Steel
Narayanasamy et al. Effects of material orientation on air bending of interstitial free steel sheet
Tahir et al. Application of Taguchi method in determining laser cutting quality of ultra high strength steel
Cui Wear Mechanisms of Tool Steel and Their Effect on Trimming of High Strength Steel Sheets

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101117