RU2684176C2 - Method of laser hardening of parts surface - Google Patents
Method of laser hardening of parts surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684176C2 RU2684176C2 RU2017106881A RU2017106881A RU2684176C2 RU 2684176 C2 RU2684176 C2 RU 2684176C2 RU 2017106881 A RU2017106881 A RU 2017106881A RU 2017106881 A RU2017106881 A RU 2017106881A RU 2684176 C2 RU2684176 C2 RU 2684176C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- hardening
- parts
- laser hardening
- part surface
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005496 tempering Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 102220479482 Puromycin-sensitive aminopeptidase-like protein_C21D_mutation Human genes 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 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
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к термообработке поверхности материалов концентрированными источниками энергии и может быть использовано для лазерного упрочнения поверхности деталей из железоуглеродистых сплавов.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to heat treatment of the surface of materials with concentrated energy sources and can be used for laser hardening of the surface of parts made of iron-carbon alloys.
Известен способ лазерной термообработки, включающий формирование зоны термической обработки за несколько проходов луча лазера с перекрывающимися зонами, сфокусированного в световое пятно лазерного излучения (Головко Л.Ф. и др. «Обеспечение качества слоев, полученных лазерной наплавкой или упрочняющей обработкой». Автоматическая сварка, 2001 г., №12, С. 47-.52).A known method of laser heat treatment, including the formation of a heat treatment zone for several passes of the laser beam with overlapping zones, focused in the light spot of the laser radiation (Golovko LF and others. "Ensuring the quality of the layers obtained by laser welding or hardening". Automatic welding, 2001, No. 12, S. 47-.52).
Недостатком данного способа является низкая производительность процесса обработки (ограниченная ширина обработки за один проход лазерного луча) и относительно низкое качество обработки, обусловленное тепловым влиянием при наложении полосы на предыдущую полосу, что увеличивает количество зон отпуска на упрочненной поверхности.The disadvantage of this method is the low productivity of the processing process (limited processing width in one pass of the laser beam) and the relatively low quality of processing due to thermal influence when applying a strip to the previous strip, which increases the number of tempering zones on the hardened surface.
Известен способ лазерной термической обработки, включающий воздействие непрерывным лучом на поверхность детали, при этом вертикальные или наклонные поверхности детали наносят параллельные дорожки упрочнения с перекрытием (патент №2425894 по кл. C21D 1/09 от 10.08.2011 г.)A known method of laser heat treatment, including the action of a continuous beam on the surface of the part, while the vertical or inclined surfaces of the part are applied parallel hardening tracks with overlap (patent No. 2425894 according to
Данный способ позволяет осуществлять лазерную термическую обработку крупногабаритных деталей сложной формы.This method allows laser heat treatment of large-sized parts of complex shape.
Недостатком данного способа является относительно низкое качество обработки, обусловленное большим количеством зон отпуска на обрабатываемой поверхности, приводящих к снижению прочности поверхности.The disadvantage of this method is the relatively low quality of processing, due to the large number of tempering zones on the treated surface, leading to a decrease in surface strength.
Известно техническое решение лазерного упрочнения поверхности деталей, включающее воздействие лазерным лучом на поверхность детали, при этом воздействие осуществляют сканирующим лазерным лучом при помощи сканатора (B.C. Майоров Лазерное упрочнение металлов, «Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок» Под ред. В.Я. Панченко. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009, Глава 12).A technical solution is known for laser hardening of the surface of parts, including the action of a laser beam on the surface of a part, the effect being carried out by a scanning laser beam using a scanner (BC Mayorov Laser hardening of metals, "Laser technology for processing materials: current problems of basic research and applied developments" Ed. V.Ya. Panchenko. M.: FIZMATLIT, 2009, Chapter 12).
Недостатком способа, указанного в данном материале является относительно низкая производительность способа, обусловленная тем, что обработанная лазером площадь составляет около 20-70% от общей площади, а выполнение термической обработки со значительным перекрытием лазерных дорожек приводит к значительному тепловому влиянию при наложении полосы на предыдущую полосу, увеличению зон отпуска, что в конечном итоге снижает качество упрочнения поверхности деталей.The disadvantage of the method specified in this material is the relatively low productivity of the method, due to the fact that the laser-treated area is about 20-70% of the total area, and the heat treatment with significant overlap of the laser tracks leads to a significant thermal effect when applying a strip to the previous strip , increase the zones of tempering, which ultimately reduces the quality of hardening of the surface of the parts.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение заключается в повышении производительности способа лазерного упрочнения поверхности деталей и качества упрочнения поверхности деталей.The problem to which the claimed invention is directed is to increase the productivity of the method of laser hardening of the surface of parts and the quality of hardening of the surface of parts.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе лазерного упрочнения поверхности деталей, включающем нагрев поверхности детали лазерным лучом с использованием сканатора, нагрев поверхности детали осуществляют непрерывным лазером при перемещения луча по нормали к вектору его перемещения с частотой колебаний луча 10÷1200 Гц, амплитудой колебаний А=(2÷100) d и с плотностью энергии излучения 12÷26 Вт с/мм2, где d - диаметр луча на поверхности детали.The problem is solved due to the fact that in the method of laser hardening of the surface of the parts, including heating the surface of the part with a laser beam using a scanner, heating of the surface of the part is carried out by a continuous laser while moving the beam along the normal to its displacement vector with a beam oscillation frequency of 10 ÷ 1200 Hz, amplitude oscillations A = (2 ÷ 100) d and with a radiation energy density of 12 ÷ 26 W s / mm 2 , where d is the beam diameter on the surface of the part.
На фиг. 1 представлена иллюстрация способа лазерного упрочнения поверхности детали, где 1 - обрабатываемая деталь, 2 - зона нагрева, 3 - фокусирующая линза, 4 - сканатор с колеблющимся зеркалом, 5 - лазерный луч.In FIG. 1 is an illustration of a laser hardening method for the surface of a part, where 1 is a workpiece, 2 is a heating zone, 3 is a focusing lens, 4 is a scanner with an oscillating mirror, 5 is a laser beam.
Способ лазерного упрочнения осуществляется следующим образом.The laser hardening method is as follows.
Плоская поверхность обрабатываемой детали 1 в виде плоской заготовки, перемещающейся по указанной на фиг. 1 стрелке, подвергается обработке сканирующим лазерным лучом 5. Использование сканатора 4 с колеблющимся зеркалом позволяет увеличить ширину зоны обрабатываемой поверхности, а перемещение луча по нормали к вектору его перемещения с частотой колебаний луча 10÷1200 Гц, с амплитудой А=(2÷100) d и с плотностью энергии излучения 12÷26 Вт с/мм2, позволяет значительно увеличить зону обрабатываемой поверхности в два, три раза по отношению к существующим способам лазерного упрочнения металлов. Ширина зоны обрабатываемой поверхности определяется амплитудой «А» (фиг. 1).The flat surface of the
Кроме того достигается равномерность глубины закаленной зоны, значительное снижение количество зон отпуска и дефектов на поверхности. Указанный режим обработки обеспечивает однородное распределение лазерного пучка, при неизменном модовом составе пучка и многократно перемещающие его по зоне нагрева с обеспечением равномерного цикла закалки.In addition, a uniform depth of the hardened zone is achieved, a significant reduction in the number of tempering zones and defects on the surface. The specified processing mode provides a uniform distribution of the laser beam, with a constant mode composition of the beam and repeatedly moving it along the heating zone with a uniform hardening cycle.
Таким образом, данный способ упрочнения поверхности деталей позволяет значительно повысить производительность процесса закалки, качество закалки и тем самым износостойкость покрытия.Thus, this method of hardening the surface of parts can significantly improve the performance of the hardening process, the quality of hardening, and thereby the wear resistance of the coating.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017106881A RU2684176C2 (en) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | Method of laser hardening of parts surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017106881A RU2684176C2 (en) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | Method of laser hardening of parts surface |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017106881A RU2017106881A (en) | 2018-09-04 |
| RU2017106881A3 RU2017106881A3 (en) | 2018-10-23 |
| RU2684176C2 true RU2684176C2 (en) | 2019-04-04 |
Family
ID=63478922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017106881A RU2684176C2 (en) | 2017-03-02 | 2017-03-02 | Method of laser hardening of parts surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2684176C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2699602C1 (en) * | 2019-04-02 | 2019-09-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ростовский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО РГУПС) | Method of laser hardening of metal surfaces |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5923823A (en) * | 1982-07-29 | 1984-02-07 | Nippon Steel Corp | Improving device for magnetic characteristic of electrical steel sheet |
| SU1680781A1 (en) * | 1988-04-29 | 1991-09-30 | Институт Машиноведения Им.А.А.Благонравова | Method of surface beam heat treatment |
| RU2545473C1 (en) * | 2013-11-28 | 2015-03-27 | Владимир Павлович Бирюков | Thread strengthening method |
| EA023676B1 (en) * | 2012-07-27 | 2016-06-30 | Владимир Владимирович Жарский | Method of surface hardening of metal articles by traveling laser beam |
-
2017
- 2017-03-02 RU RU2017106881A patent/RU2684176C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5923823A (en) * | 1982-07-29 | 1984-02-07 | Nippon Steel Corp | Improving device for magnetic characteristic of electrical steel sheet |
| SU1680781A1 (en) * | 1988-04-29 | 1991-09-30 | Институт Машиноведения Им.А.А.Благонравова | Method of surface beam heat treatment |
| EA023676B1 (en) * | 2012-07-27 | 2016-06-30 | Владимир Владимирович Жарский | Method of surface hardening of metal articles by traveling laser beam |
| RU2545473C1 (en) * | 2013-11-28 | 2015-03-27 | Владимир Павлович Бирюков | Thread strengthening method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017106881A (en) | 2018-09-04 |
| RU2017106881A3 (en) | 2018-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102211009B1 (en) | Method and system for laser hardening of a surface of a workpiece | |
| CN106755756B (en) | A kind of laser-quenching apparatus and method of the bearing surface without the soft band of tempering | |
| RU2563572C1 (en) | Steel articles surface hardening | |
| CN112501419B (en) | Method and apparatus for heat treating ferrous material using energy beam | |
| WO2018043637A1 (en) | Metal molded body surface roughening method | |
| Sancho et al. | Dynamic control of laser beam shape for heat treatment | |
| RU2684176C2 (en) | Method of laser hardening of parts surface | |
| CN114085957A (en) | Robot follow-up laser quenching method | |
| RU2618013C1 (en) | Method of laser welding of metal coatings | |
| Jong-Do et al. | Laser transformation hardening on rod-shaped carbon steel by Gaussian beam | |
| RU2522919C1 (en) | Method of forming microstructured layer of titanium nitride | |
| JP2020050906A (en) | Heat treatment method and heat treatment apparatus for three-dimensional workpiece | |
| RU2482194C2 (en) | Method of laser processing of gear tooth working surface | |
| RU2366553C2 (en) | Method of laser hard-facing | |
| Rathod et al. | Laser surface hardening of ductile irons | |
| RU2545473C1 (en) | Thread strengthening method | |
| RU2537429C2 (en) | Laser hardening of flat billet | |
| RU2273671C1 (en) | Method of repair of defects in surfaces of metals | |
| KR102074737B1 (en) | Cutting Apparatus using Laser Spot Beam | |
| RU2640516C1 (en) | Method of hollow metal blank laser hardening | |
| RU2703768C1 (en) | Method of laser steel hardening at wide path of hardening | |
| SU1764904A1 (en) | Method of laser machining | |
| RU2536854C2 (en) | Steel articles surface hardening | |
| EA023676B1 (en) | Method of surface hardening of metal articles by traveling laser beam | |
| RU2735698C1 (en) | Method of electroarc hardening of steel products |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190515 |