RU2276191C1 - Способ поверхностного упрочнения металлов - Google Patents
Способ поверхностного упрочнения металлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2276191C1 RU2276191C1 RU2004129402/02A RU2004129402A RU2276191C1 RU 2276191 C1 RU2276191 C1 RU 2276191C1 RU 2004129402/02 A RU2004129402/02 A RU 2004129402/02A RU 2004129402 A RU2004129402 A RU 2004129402A RU 2276191 C1 RU2276191 C1 RU 2276191C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- exposure
- metals
- laser beam
- metal
- hardening
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для поверхностного упрочнения металлов. Технический результат: повышение прочностных характеристик упрочненной поверхности и повышение производительности обработки. Лазерный луч поляризуется в полосу с переменной интенсивностью излучения и сканирование вдоль этой полосы производится так, что при нагреве обрабатываемого участка поверхности последовательно реализуются стадии изотермической выдержки этого участка на различных температурных уровнях, а изменение температуры осуществляется с оптимальными для данного металла скоростями. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для поверхностного упрочнения металлов при обработке источниками с высокой концентрацией энергии.
Известен способ поверхностной закалки металлов лучом лазера [1], при котором режим обработки регулируют изменением энергии импульса, длительности его и диаметра пятна, считая, что распределение энергии по пятну близко к равномерному.
Недостатками его следует считать невозможность одновременно реализовать различные стадии теплового воздействия (отжига, закалки и отпуска) в условиях однократного облучения поверхности, сложность взаимоувязки механических характеристик образующихся структур с режимами обработки.
Известен также способ поверхностного упрочнения металлов лазерным лучом путем изменения уровня термического воздействия на обрабатываемую поверхность с переменной отражательной способностью [2].
Недостатками данного способа являются сложность обработки конфигурированных поверхностей и необходимость обеспечения технологического сочетания характеристик красителя с режимами упрочнения.
Задача изобретения - улучшение качества упрочненной поверхности и повышение технологичности обработки.
Технический результат - повышение прочностных характеристик упрочненной поверхности и повышение производительности обработки.
Это достигается тем, что в способе поверхностного упрочнения металлов путем изменения уровня теплового воздействия на обрабатываемую поверхность, включающем локальную закалку сканирующим лазерным лучом, производят поляризацию лазерного луча в полосу с переменной интенсивностью излучения и сканируют вдоль этой полосы, при этом степень поляризации устанавливают согласно принятым условиям теплового воздействия с учетом фиксированной скорости сканирования и последовательно реализуют стадии изотермической выдержки обрабатываемого участка на различных температурных уровнях, а изменение температуры осуществляют с оптимальными для упрочняемого металла скоростями. При этом скорость сканирования назначают экспериментально по величине заданной микротвердости в упрочненных слоях металла, соответствующей закалочному состоянию.
Действительно, согласно закону Малюса, при поляризации лазерного луча удается добиться разной интенсивности светового потока, что обусловливает соответствующее изменение в плотности подводимой энергии по пятну воздействия. При перемещении (сканировании) плоскополяризованного источника световой энергии (лазерного луча) в пределах пятна воздействия металл претерпевает стадии термического превращения в последовательности, соответствующей принятой схеме обработки. Это позволяет получить несколько структурных состояний обрабатываемого металла за один проход лазерного луча, исключив тем самым необходимость проведения отдельных термических операций (например, отдельно отжига, закалки и отпуска) для тех же целей, и повысить производительность обработки.
Таким образом, параметрами обработки следует считать степень поляризации в локальных зонах лазерного луча и последовательность их расположения, определяющих плотность подводимой энергии, а также скорость сканирования лучом, определяющую температурный градиент на поверхности.
На фиг.1 приведена схема обработки, на фиг.2 - зависимость температуры Т на элементе обрабатываемой поверхности от времени t.
Способ осуществляют в следующей последовательности. Определяют область теплового воздействия на обрабатываемой поверхности 1 (фиг.1). Затем на нее фокусируют поляризованный луч лазера 2 в виде сплошной полосы. Степень поляризации Р в пределах пятна воздействия лазерного луча устанавливают согласно принятым условиям теплового воздействия: для достижения максимальной температуры нагрева поверхности при фиксированной скорости V сканирования луча степень поляризации Р приближается к нулю; для минимизации температурного воздействия в тех же условиях Р=1 (плоскополяризованное состояние). Скорость сканирования V назначают эмпирически; критерием при этом может служить величина заданной микротвердости в упрочненных слоях металла, соответствующая закалочному состоянию. Это позволяет производить упрочнение металлов в сыром или отожженном состоянии, при обеспечении характеристик металла, формируемых при объемной закалке. Вследствие различия в интенсивности светового потока по длине луча при заданной скорости его перемещения, в пределах пятна воздействия 3 возникает температурный градиент 4 и в металле последовательно реализуются стадии отжига, закалки и отпуска. Это способствует формированию требуемой микроструктуры (понижает содержание остаточного аустенита), повышает микротвердость и упрощает технологию обработки, в результате которой отпадает необходимость в предварительной подготовке поверхности (отжиге) и последующем отпуске до регламентированной твердости (микротвердости).
Пример. Производят локальное воздействие непрерывным лазерным лучом на поверхность стали 8Х6НФТ при плотности подводимой энергии лазерного луча 1.8 Дж/мм2, скорости сканирования 42.3 мм/с при поляризации луча в полосу длиной 5.0 мм и шириной 0.1 мм со степенью поляризации в направлении сканирования 0.78, 0.44, 0.92 в равных долях от длины пятна воздействия. Коэффициент прироста микротвердости при этом составил 1.52, содержание остаточного аустенита - 16% (при традиционной схеме обработки - 28%). Результаты апробации заявляемого способа приведены в таблице.
Источники информации
1. Сафонов А.Н., Тарасенко В.М., Скоромник В.И. Лазерное термоупрочнение режущего инструмента: Обзорн. информ. - М.: ВНИПИЭИлеспром, 1989. С.52.
2. Зотов Г.А., Памфилов Е.А. Повышение стойкости дереворежущего инструмента. М.: Экология, 1991. С.300.
Claims (2)
1. Способ поверхностного упрочнения металлов путем изменения уровня теплового воздействия на обрабатываемую поверхность, включающий локальную закалку сканирующим лазерным лучом, отличающийся тем, что производят поляризацию лазерного луча в полосу с переменной интенсивностью излучения в пределах пятна воздействия на обрабатываемую поверхность и сканируют с фиксированной скоростью, обеспечивающей последовательную изотермическую выдержку обрабатываемого участка на различных температурных уровнях, при этом степень поляризации устанавливают согласно принятым условиям теплового воздействия при указанной скорости сканирования, а изменение температуры осуществляют с оптимальными для упрочняемого металла скоростями.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость сканирования назначают экспериментально по величине микротвердости в упрочненных слоях металла, соответствующей заданному структурному состоянию.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004129402/02A RU2276191C1 (ru) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Способ поверхностного упрочнения металлов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004129402/02A RU2276191C1 (ru) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Способ поверхностного упрочнения металлов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004129402A RU2004129402A (ru) | 2006-03-10 |
RU2276191C1 true RU2276191C1 (ru) | 2006-05-10 |
Family
ID=36116015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004129402/02A RU2276191C1 (ru) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Способ поверхностного упрочнения металлов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2276191C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2449028C1 (ru) * | 2010-12-27 | 2012-04-27 | Владимир Павлович Бирюков | Способ закалки поверхностных слоев плоских длинномерных стальных изделий |
US9607744B2 (en) | 2012-11-08 | 2017-03-28 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Laser processing apparatus and laser irradiation method |
-
2004
- 2004-10-05 RU RU2004129402/02A patent/RU2276191C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2449028C1 (ru) * | 2010-12-27 | 2012-04-27 | Владимир Павлович Бирюков | Способ закалки поверхностных слоев плоских длинномерных стальных изделий |
US9607744B2 (en) | 2012-11-08 | 2017-03-28 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Laser processing apparatus and laser irradiation method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004129402A (ru) | 2006-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2276191C1 (ru) | Способ поверхностного упрочнения металлов | |
US12006556B2 (en) | Method for heat treating a horological component | |
RU2684176C2 (ru) | Способ лазерного упрочнения поверхности деталей | |
Ulewicz et al. | Impact of Laser Machining on the Structure and Properties of Tool Steels | |
Shukla et al. | Influence of laser beam brightness during surface treatment of a ZrO2 engineering ceramic | |
RU2121004C1 (ru) | Способ лазерно-термической обработки углеродистых сталей | |
JP7232452B2 (ja) | めっき被膜の表面改質方法及び装置 | |
Yu et al. | A preliminary investigation of surface hardening of steel and iron by solar energy | |
JPS61221330A (ja) | レ−ザ後熱処理法 | |
RU2273671C1 (ru) | Способ ремонта дефектов поверхности металлов | |
SU1498795A1 (ru) | Способ термического упрочнени изделий | |
RU2700899C1 (ru) | Способ термообработки высокопрочного чугуна оптическим квантовым генератором | |
Bach et al. | Laser transformation hardening of different steels | |
RU2700898C1 (ru) | Способ получения отбеленного слоя на поверхности рабочих органов из высокопрочного чугуна | |
RU2695715C1 (ru) | Способ формирования упрочненного приповерхностного слоя в зоне лазерной резки деталей | |
Vorkalis et al. | LASER HARDENING PROCESS ON Ck 45 DEPENDING ON THE LASER PARAMETERS-a small review | |
RU2700900C1 (ru) | Способ термообработки режущего инструмента из высокопрочного чугуна для разработки грунтов | |
JPS63312914A (ja) | 鋼材のビ−ム焼入れ方法 | |
JPH0578731A (ja) | マルテンサイト系ステンレス鋼の硬化処理法 | |
Lobankova et al. | Carbon Steel Modification when Exposed to Laser Radiation of Millisecond Duration | |
GB2160227A (en) | Heat treatment process | |
Yaseen et al. | Wear Resistance Improvement of Alloy Steel Using Laser Surface Treatment | |
RU2017833C1 (ru) | Способ лазерно-термической обработки стальных изделий | |
RU2581691C1 (ru) | Способ поверхностного упрочнения и стабилизации маложестких изделий | |
SU1534066A1 (ru) | Способ обработки изделий |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20061006 |