RU2675884C1 - Способ лазерного термоупрочнения резьбовых соединений - Google Patents
Способ лазерного термоупрочнения резьбовых соединений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2675884C1 RU2675884C1 RU2017146872A RU2017146872A RU2675884C1 RU 2675884 C1 RU2675884 C1 RU 2675884C1 RU 2017146872 A RU2017146872 A RU 2017146872A RU 2017146872 A RU2017146872 A RU 2017146872A RU 2675884 C1 RU2675884 C1 RU 2675884C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- thread
- threaded
- laser beam
- threaded connections
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 title 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 abstract 3
- 102220479482 Puromycin-sensitive aminopeptidase-like protein_C21D_mutation Human genes 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000005542 laser surface treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
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
- 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)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упрочнению резьбовых соединений изделий. Для повышения производительности процесса обработки и качества резьбовых соединений осуществляют лазерное термоупрочнение резьбовых соединений с помощью источника нагрева в виде многоканального диодного лазера, сформированного из диодных модулей с возможностью отключения некоторых из них во время работы таким образом, что формирование пятна нагрева осуществляют исключительно на боковых поверхностях резьбы и ее впадинах. Изобретение позволяет увеличить производительность процесса термоупрочнения резьбы в 2.5 раза за счет одновременной закалки боковых поверхностей и вершин соседних витков резьбы. 1 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к упрочнению резьбовых соединений изделий.
Проблемой в обработке резьбовых соединений является ограниченная возможность регулирования глубины закаленного слоя при обработке поверхностей сложного профиля, к которым может быть отнесена и резьбовая поверхность. Действительно, выступающие части профильной поверхности обладают меньшей способностью теплоотвода в тело детали, чем ее заглубленные части, и требуют меньшей дозы поглощаемой энергии лазерного излучения по сравнению с любыми другими элементами поверхности для нагрева до температуры закалки. Более того, теплоотдача от нагретого выступа в воздух, незначительная сама по себе, еще более лимитирована дополнительным термическим сопротивлением нанесенного светопоглощающего покрытия. Совокупность указанных причин может привести к перегреву выступов обрабатываемой резьбовой поверхности и увеличению глубины закаленного слоя вплоть до сплошного прокаливания резьбового выступа и его охрупчивания.
Известен способ лазерной обработки конической резьбовой поверхности изделия [1], включающий формирование пятна нагрева на дне резьбовой канавки лазерным лучом, перемещение лазерного луча вдоль образующей резьбовой поверхности при одновременном вращении изделия относительно продольной оси, отличающийся тем, что при формировании пятна нагрева центр пятна нагрева совмещают с серединой резьбовой канавки, диаметр пятна выбирают равным шагу резьбы, а перемещение луча поддерживают равным величине шага резьбы за один оборот вращения резьбовой поверхности изделия.
Недостатком способа является слабая точность позиционирования, требуется корректировка положения элементов оптической системы.
Известен способ упрочнения резьбы, основанный на использовании лазерного воздействия на поверхность резьбы, при этом регулирование поглощаемой поверхностью энергии лазерного излучения осуществляют путем изменения поглощающей способности поверхности выступов и впадин резьбы [2].
По мнению авторов данного изобретения это позволяет повысить качество закаленного слоя за счет выравнивания его глубины при расширении диапазона использования лазерной технологии обработки резьбовых поверхностей.
Недостатком данного способа является сложность процесса и относительно низкая производительность процесса обработки, обусловленные тем, что, во-первых, данный способ требует предварительной подготовки обрабатываемой поверхности, заключающейся в нанесении светопоглощающего покрытия гальваническим методом и осаждением на поверхность химических растворов. Сложность заключается также и в том, что необходима защита поверхности резьбы технологическими масками. Использование масок при нанесении их на резьбовую поверхность снижает точность получения заданных размеров защиты выступов и впадин резьбы, что повышает вероятность получения структурного градиента, выходящего за пределы допустимости, и снижает качество обрабатываемой поверхности.
Известен способ упрочнения изделия с резьбой [3], включающий нагрев участка резьбы с помощью источника нагрева в виде лазера, формирование пятна лазерного луча на дне резьбовой канавки по ее центру, перемещение лазерного луча относительно продольной оси при вращении изделия при величине перемещения лазерного луча, равной величине шага резьбы за один оборот вращения, отличающийся тем, что формирование пятна лазерного луча осуществляют сканирующим лазерным лучом с частотой его сканирования 200÷600 Гц вдоль оси вращения и амплитуде сканирования, равной 0,6÷0,8 шага резьбы.
Известен способ лазерной обработки поверхности резьбовых соединений из низколегированных сталей [4].
Способ включает обработку поверхности резьбового соединения лазерным лучом путем формирования пятна нагрева лазерного луча диаметром, равным шагу резьбы, и перемещения луча вдоль образующей резьбовой поверхности при ее вращении относительно продольной оси. Лазерный луч за один оборот вращения резьбовой поверхности, механически связанной с оптической системой лазерного луча, перемещают на величину, равную шагу резьбы. Перед лазерной обработкой производят чернение обрабатываемой резьбовой поверхности за исключением зон, прилегающих к вершине резьбы и резьбовой канавки, на величину не менее 10% от длины боковой поверхности резьбы. Формирование пятна нагрева осуществляют на боковой поверхности резьбы, а лазерную обработку поверхности ведут под углом, на 2-3° превышающим угол наклона резьбовой поверхности относительно оси вращения резьбового соединения. Повышается механическая прочность резьбового соединения за счет устранения слоя с закалочной структурой, обладающей высокой хрупкостью.
За прототип принят способ упрочнения резьбовой поверхности изделия [5], включающий формирование пятна лазерного луча на дне резьбовой канавки по ее центру с помощью источника нагрева в виде лазера, перемещение лазерного луча относительно продольной оси изделия при одновременном вращении изделия на величину шага резьбы за один оборот вращения, отличающийся тем, что формирование пятна лазерного луча на дне канавки осуществляют при удельной плотности энергии непрерывного излучения лазера, равной 12÷20 Вт/см2, а диаметр пятна лазерного луча выбирают из соотношения d=(1,2÷1,7)s, где d - диаметр пятна лазерного луча, s - шаг резьбы. В качестве источника нагрева используют газовый лазер, волоконный лазер.
Основными недостатками аналогов являются сложность процесса и относительно низкая производительность процесса обработки.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении производительности процесса и качества упрочнения резьбовых соединений.
Поставленная задача осуществляется следующим образом. В известном способе лазерного термоупрочнения резьбовых соединений с помощью источника нагрева в виде лазера, обработку осуществляют многоканальным диодным лазером, сформированным из диодных модулей с возможностью отключения некоторых из них во время работы таким образом, что формирование пятна нагрева осуществляют исключительно на боковых поверхностях резьбы и ее вершинах.
Суть заключается в технологических возможностях многоканального диодного источника излучения. Так как лазер формируется из определенного количества диодных модулей излучения, существует возможность отключения некоторых из них во время работы, благодаря чему, при термоупрочнении резьбы излучение попадает исключительно на боковые стенки резьбы и ее вершины, оставляя впадину незакаленной. Дело в том, что впадина резьбового соединения упрочняется методом накатки и при воздействии на нее лазерным излучением появляется риск появления различного рода трещин и дефектов поверхности.
Заявляемый способ позволяет увеличить производительность процесса лазерного термоупрочнения резьбы в 2.5 раза по сравнению с обработкой однолучевыми лазерными излучателями. Это достигается за счет одновременной закалки боковых поверхностей и вершин соседних витков резьбы.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена схема, иллюстрирующая пример осуществления способа лазерного термоупрочнения резьбового соединения, где 1 - отключенные модули излучения, 2 - работающие модули излучения, 3 - излучения лазера, 4 - фокусирующая линза, 5 - закаленная поверхность.
Таким образом, повышение производительности способа лазерного термоупрочнения резьбового соединения достигается за счет одновременной закалки боковых поверхностей и вершин соседних витков резьбы.
Реализация заявляемого способа решает поставленные автором задачи.
Источники информации:
1. RU, 2241765, C21D 1/09, 10.12.2004.
2. RU, 2241766, C21D 1/09, 10.12.2004.
3. RU, 2545473, C21D 1/09, 27.03.2015.
4. RU, 2599466, C21D 1/09, 20.06.2016,
5. RU, 2554244, C21D 1/09, 27.06.2015 - прототип
Claims (1)
- Способ лазерного термоупрочнения резьбовых соединений изделий, включающий воздействие на резьбовую поверхность изделия с помощью источника нагрева в виде многоканального диодного лазера, выполненного из диодных модулей излучения, отличающийся тем, что многоканальный диодный лазер выполнен с возможностью отключения диодных модулей излучения в процессе термоупрочнения с обеспечением формирования пятна нагрева одновременно на боковых поверхностях и вершинах соседних витков резьбы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146872A RU2675884C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Способ лазерного термоупрочнения резьбовых соединений |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146872A RU2675884C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Способ лазерного термоупрочнения резьбовых соединений |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2675884C1 true RU2675884C1 (ru) | 2018-12-25 |
Family
ID=64753662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017146872A RU2675884C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Способ лазерного термоупрочнения резьбовых соединений |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2675884C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777831C1 (ru) * | 2022-03-23 | 2022-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "УралСибМонтаж" | Устройство для лазерного термоупрочнения резьбы и способ лазерного термоупрочнения резьбы |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0543942A (ja) * | 1991-08-12 | 1993-02-23 | Toyota Motor Corp | レーザ焼入れ方法 |
| RU2047661C1 (ru) * | 1992-09-17 | 1995-11-10 | Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина | Способ обработки резьбового изделия |
| RU2241766C1 (ru) * | 2003-11-18 | 2004-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПАОЛ" | Способ лазерной обработки резьбовых поверхностей |
| RU2241765C2 (ru) * | 2003-01-16 | 2004-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПАОЛ" | Способ лазерной обработки конической резьбовой поверхности и устройство для его осуществления |
| US7154067B2 (en) * | 2002-07-03 | 2006-12-26 | Thk Co., Ltd. | Hardening method and apparatus utilizing laser beams |
| JP5043942B2 (ja) * | 2007-07-25 | 2012-10-10 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体記憶装置 |
-
2017
- 2017-12-29 RU RU2017146872A patent/RU2675884C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0543942A (ja) * | 1991-08-12 | 1993-02-23 | Toyota Motor Corp | レーザ焼入れ方法 |
| RU2047661C1 (ru) * | 1992-09-17 | 1995-11-10 | Государственная академия нефти и газа им.И.М.Губкина | Способ обработки резьбового изделия |
| US7154067B2 (en) * | 2002-07-03 | 2006-12-26 | Thk Co., Ltd. | Hardening method and apparatus utilizing laser beams |
| RU2241765C2 (ru) * | 2003-01-16 | 2004-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПАОЛ" | Способ лазерной обработки конической резьбовой поверхности и устройство для его осуществления |
| RU2241766C1 (ru) * | 2003-11-18 | 2004-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ПАОЛ" | Способ лазерной обработки резьбовых поверхностей |
| JP5043942B2 (ja) * | 2007-07-25 | 2012-10-10 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体記憶装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2777831C1 (ru) * | 2022-03-23 | 2022-08-11 | Общество с ограниченной ответственностью "УралСибМонтаж" | Устройство для лазерного термоупрочнения резьбы и способ лазерного термоупрочнения резьбы |
| RU2796168C1 (ru) * | 2022-08-10 | 2023-05-17 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Лазеры и аппаратура ТМ" | Способ закалки элементов конического резьбового соединения источником лазерного излучения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102211009B1 (ko) | 공작물 표면 레이저 경화 방법 및 시스템 | |
| US5484980A (en) | Apparatus and method for smoothing and densifying a coating on a workpiece | |
| US20190024689A1 (en) | Laser nanostructured surface preparation for joining materials | |
| US4250372A (en) | Process and apparatus for the heat treatment by high energy beams of surfaces of steel products | |
| US4456811A (en) | Method of and apparatus for heat treating axisymmetric surfaces with an annular laser beam | |
| CN100546754C (zh) | 激光加工装置及其调整方法 | |
| EP0147190A1 (en) | Method and apparatus for laser gear hardening | |
| CN109593919B (zh) | 基于分布式三维光束扫描的轴承表面激光淬火装置及方法 | |
| EP0130749A1 (en) | Method and apparatus for laser hardening of workpieces | |
| JP2004035953A (ja) | レーザー光を利用した焼入れ方法及び装置 | |
| JPH01316415A (ja) | ポリゴンミラーを用いたレーザ熱処理装置及び方法 | |
| RU2675884C1 (ru) | Способ лазерного термоупрочнения резьбовых соединений | |
| RU2554244C1 (ru) | Способ упрочнения резьбы | |
| JPH064892B2 (ja) | レーザ照射によるねじ軸表面硬化方法 | |
| RU2580350C1 (ru) | Устройство для упрочнения поверхности детали | |
| JP2666288B2 (ja) | マルチモードレーザビームによる熱処理方法 | |
| RU2545473C1 (ru) | Способ упрочнения резьбы | |
| RU2576292C2 (ru) | Способ обработки поверхности для повышения степени черноты | |
| RU2241766C1 (ru) | Способ лазерной обработки резьбовых поверхностей | |
| JPH07252521A (ja) | レーザ焼入れ方法 | |
| CN117604202B (zh) | 一种基于温度场的激光热处理系统及其控制方法 | |
| JP2002129239A (ja) | レーザ焼入れ方法及び装置 | |
| JPH0377252B2 (ru) | ||
| JPH02101112A (ja) | 加工物の熱処理方法および装置 | |
| JP2017104875A (ja) | レーザー加工装置及びレーザー加工方法 |