UA127865U - Спосіб комбінованого лазерно-гідроструменевого зміцнення та оздоблювання металевих поверхонь складної форми - Google Patents
Спосіб комбінованого лазерно-гідроструменевого зміцнення та оздоблювання металевих поверхонь складної форми Download PDFInfo
- Publication number
- UA127865U UA127865U UAU201802226U UAU201802226U UA127865U UA 127865 U UA127865 U UA 127865U UA U201802226 U UAU201802226 U UA U201802226U UA U201802226 U UAU201802226 U UA U201802226U UA 127865 U UA127865 U UA 127865U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- carried out
- laser beam
- deformation
- action
- laser
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 2
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 101000868422 Homo sapiens Sushi, nidogen and EGF-like domain-containing protein 1 Proteins 0.000 description 1
- 102100032853 Sushi, nidogen and EGF-like domain-containing protein 1 Human genes 0.000 description 1
- 238000004093 laser heating Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Спосіб комбінованої лазерно-гідроструменевої фінішної обробки металевих поверхонь складної форми здійснюють при визначених температурах нагрівання термічною (для термозміцнення середньо- та високовуглецевих або легованих сталей, чавунів) чи імпульсною (для зміцнення низьковуглецевих та низьколегованих сталей, титану, алюмінію) дією лазерного променя та наступною окремою дією високошвидкісного струменя рідини з повітряними кавернами, розміщеного перпендикулярно до оброблюваної поверхні, або навпаки, коли пластичну деформацію здійснюють окремо перед дією лазерного променя.
Description
Пропонований спосіб комбінованої лазерно-гідроструменевої фінішної обробки металевих поверхонь складної форми належить до поверхневої обробки металів та їх сплавів лазерною термічною обробкою в поєднанні з наступним інтенсивним пластичним деформуванням гідроструменевою обробкою деталей складної форми, які працюють в екстремальних умовах, та може бути використаний в галузі машинобудуванні.
Відомий спосіб лазерно-ультразвукової фінішної обробки, при якому на нагрітий лазерним випромінюванням, сфокусованим лінзою у пляму круглої форми або прямокутної, отриманої від високочастотного сканатора, поверхневий шар деталі до температури нижче температури аустенізації діють деформуючим наконечником, який відрізняться тим, що термодеформаційне зміцнення та оздоблювання поверхневого шару металу здійснюється дозованою комбінованою дією лазерного випромінювання та динамічною дією багатобійковими несиметрично розміщеними у торці державки ударниками, які отримують від ультразвукового генератора зворотно-поступальний рух та обертання (Патент ША Мо 60662 0, МПК 8248 39/00, опубл. 25.06.2011 р., Бюл. Мо 121.
Недоліком даного способу є складність реалізації даного комбінованого способу для обробки малогабаритних поверхонь деталей циліндричної та складної форми, а також лазерного термозміцнення низьковуглецевих (низьколегованих) сталей.
Найбільш близьким до пропонованої корисної моделі за технічною суттю та ефектом, який може бути досягнутий, є комбінований спосіб лазерного термодеформаційного зміцнення та оздоблювання металевих поверхонь з використанням лазерного термічного зміцнення поверхневого шару безперервним лазером та наступного інтенсивного поверхнево-пластичного деформування металевими кульками, в якому поверхневий шар оброблюваної поверхні нагрівають лазерним променем нижче температури плавлення, а потім при температурі навколишнього середовища деформують високошвидкісним потоком повітря з металевими кульками, які спричинюють механізм мікродеформування (7. Мапа, С. Лапо, Х. Сап, У. СНеп, У.
У, Іпйнепсе ої 5пої реепіпу оп Ше Тайдие Іе ої Іазег Нагаєпеа 17-4РН 5іеві, Іпіегттайопаї Увитаї ої
ЕРаїїдне 33 (2011) 549-556).
Основним недоліком зазначеного способу є неможливість формувати регулярні мікрорельєфи з низькою шорсткістю поверхні внаслідок не контрольованих ударів кульками та
Зо відсутність контролю температури нагрівання в зоні дії лазерного променя.
В основу корисної моделі поставлена задача розробки способу комбінованої лазерно- гідроструменевої фінішної обробки металевих поверхонь складної форми шляхом роздільної дії сканувального або імпульсного лазерного променя та наступної дії високошвидкісного струменя рідини з повітряними кавернами без абразиву, що поліпшить як параметри мікрорельєфу поверхні, так і підвищить фізико-механічні властивості поверхневого шару.
Поставлена задача вирішується тим, що спосіб комбінованої лазерно-гідроструменевої фінішної обробки металевих поверхонь складної форми здійснюють при визначених температурах нагрівання термічною (для термозміцнення середньо- та високовуглецевих або легованих сталей, чавунів) чи імпульсною (для зміцнення низьковуглецевих та низьколегованих сталей, титану, алюмінію) дією лазерного променя та наступною окремою дією високошвидкісного струменя рідини з повітряними кавернами, розміщеного перпендикулярно до оброблюваної поверхні, або навпаки, коли пластичну деформацію здійснюють окремо перед дією лазерного променя. Згідно з пропонованою корисною моделлю, новим є те, що процес термодеформаційного зміцнення та оздоблювання металевих поверхонь складної форми реалізовують за роздільною схемою, при якій формування дисперсних зносостійких приповерхневих шарів та мікрорельєфу з низькою шорсткістю і незначною хвилястістю на оброблюваній поверхні, проводять при визначених температурах нагрівання лазерним випромінюванням безперервної або імпульсної дією та наступною інтенсивною поверхнево- пластичною деформацією високошвидкісним струменем рідини з повітряними кавернами або навпаки, коли поверхнево-пластичну деформацію здійснюють окремо перед дією лазерного променя. Новим є також те, що процес термодеформаційного (деформаційно-термічного) зміцнення здійснюють сканувальним лазерним променем з підтриманням постійної температури нагрівання двоколірним пірометром.
Суть пропонованої корисної моделі пояснюється кресленням, де: 1 - оброблювана поверхня, 2 - зона термічного впливу, З - деформаційний інструмент, 4 - високошвидкісний струмінь рідини з повітряними кавернами, 5 - зона термодеформаційного впливу, б - зона деформаційного впливу, 7 - фокусувальна лінза, 8 - гальванометричний сканатор, 9 - сканувальний лазерний промінь, 10 - зона деформаційно-термічного впливу.
Пропонований спосіб комбінованої лазерно-гідроструменевої фінішної обробки металевих 60 поверхонь складної форми реалізується наступним чином.
Поверхневий шар оброблюваної плоскої деталі 1, яку переміщують з визначеною швидкістю переміщення, нагрівають лазерним променем круглої (не показано на фіг.) або прямокутної форми, за допомогою гальванометричного сканатора 8, нижче температури плавлення оброблюваного матеріалу з вимірюванням температури на поверхні двоколірним пірометром (не показано на кресленні) та підтриманням її постійною в зоні термічного впливу 2 за допомогою спеціального програмного забезпечення. А потім при температурі навколишнього середовища зміцнений шар деформують перпендикулярно до оброблюваної поверхні високошвидкісним струменем рідини з повітряними кавернами 4, ширина якого дорівнює ширині сканування лазерного променя 9, забезпечуючи процес інтенсивного поверхнево-пластичного деформування. Сканування лазерного променя проводять гальванометричним сканатором 8 з визначеною швидкістю сканування Мек, забезпечуючи рівномірний розподіл щільності енергії по довжині плями, яка дорівнює ширині деформованого сліду. Використання двоколірного пірометра з програним забезпеченням, для вимірювання температури на поверхні, дозволить уникнути оплавлення поверхневого шару шляхом підтримання постійної температури в зоні дії лазерного променя за рахунок зміни потужності лазера.
Крім цього застосування фінішної обробки високошвидкісним струменем рідини з повітряними кавернами 4 після лазерного імпульсного зміцнення (не показано на кресленні) дозволить зменшити параметри шорсткості, а також одночасно підвищити мікротвердість та залишкові макронапруження стиску в поверхневому шарі.
На відміну від лазерної термообробки з наступною гідроструменевою обробкою, попередня інтенсивна поверхнево-пластичного деформування високошвидкісним струменем рідини з повітряними кавернами 4 сприятиме підготовити структуру до високотемпературної лазерної термообробки, підвищуючи глибину зміцнення та мікротвердість поверхневого шару в порівнянні з окремою лазерною термообробкою.
В результаті, пропонований спосіб комбінованої лазерно-гідроструменевої фінішної обробки металевих поверхонь складної форми дозволить підвищити експлуатаційні властивості оброблених поверхонь за рахунок поліпшення якості поверхневого шару, а також зменшити вартість та підвищити продуктивність процесу.
Коо)
Claims (3)
1. Спосіб комбінованої лазерно-гідроструменевої фінішної обробки металевих поверхонь складної форми здійснюють при визначених температурах нагрівання термічною (для термозміцнення середньо- та високовуглецевих або легованих сталей, чавунів) чи імпульсною (для зміцнення низьковуглецевих та низьколегованих сталей, титану, алюмінію) дією лазерного променя та наступною окремою дією високошвидкісного струменя рідини з повітряними кавернами, розміщеного перпендикулярно до оброблюваної поверхні, або навпаки, коли пластичну деформацію здійснюють окремо перед дією лазерного променя.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що процес термодеформаційного зміцнення та оздоблювання металевих поверхонь складної форми реалізовують за роздільною схемою, при якій формування дисперсних зносостійких приповерхневих шарів та мікрорельєфу з низькою шорсткістю і незначною хвилястістю на оброблюваній поверхні, проводять при визначених температурах нагрівання лазерним випромінюванням безперервної або імпульсної дії та наступною інтенсивною поверхнево-пластичною деформацією високошвидкісним струменем рідини з повітряними кавернами або навпаки, коли поверхнево-пластичну деформацію здійснюють окремо перед дією лазерного променя.
3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що процес термодеформаційного (деформаційно- термічного) зміцнення здійснюють сканувальним лазерним променем з підтриманням постійної температури нагрівання двоколірним пірометром.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201802226U UA127865U (uk) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | Спосіб комбінованого лазерно-гідроструменевого зміцнення та оздоблювання металевих поверхонь складної форми |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU201802226U UA127865U (uk) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | Спосіб комбінованого лазерно-гідроструменевого зміцнення та оздоблювання металевих поверхонь складної форми |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA127865U true UA127865U (uk) | 2018-08-27 |
Family
ID=63240465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU201802226U UA127865U (uk) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | Спосіб комбінованого лазерно-гідроструменевого зміцнення та оздоблювання металевих поверхонь складної форми |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA127865U (uk) |
-
2018
- 2018-03-05 UA UAU201802226U patent/UA127865U/uk unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lesyk et al. | Effects of laser heat treatment combined with ultrasonic impact treatment on the surface topography and hardness of carbon steel AISI 1045 | |
| Lesyk et al. | Surface microrelief and hardness of laser hardened and ultrasonically peened AISI D2 tool steel | |
| Vollertsen et al. | State of the art of laser hardening and cladding | |
| CN105755215B (zh) | 一种发动机曲轴的制造方法及其激光冲击强化装置 | |
| JP2006320907A (ja) | 粉体および被膜を用いたマイクロレーザピーニング処理およびマイクロレーザピーニング処理部品 | |
| Sun et al. | Laser surface hardening of 42CrMo cast steel for obtaining a wide and uniform hardened layer by shaped beams | |
| Jeyaprakash et al. | Laser surface modification of materials | |
| CN106498389A (zh) | 基于多焦点透镜产生预热和缓冷光的激光熔覆装置 | |
| Choudhary et al. | Laser surface polishing of NiCrSiBC–60WC ceramic-metal matrix composite deposited by laser directed energy deposition process | |
| Chichenev et al. | Selection of laser processing parameters for hot stamping tools based on mathematical planning of the experiment | |
| Wang et al. | Macroscopic morphology and properties of cobalt-based laser cladding layers on rail steel based on pulse shaping | |
| UA127865U (uk) | Спосіб комбінованого лазерно-гідроструменевого зміцнення та оздоблювання металевих поверхонь складної форми | |
| Hirogaki et al. | In-situ heat treatment system for die steels using YAG laser with a machining center | |
| Mawignon et al. | Laser surface texturing under transformer oil conditions for improved process quality and tribological behaviors | |
| Wu et al. | Numerical simulation and experimental analysis of machining morphology with pulsed laser | |
| Tokarev et al. | Laser-plasma treatment of structural steel | |
| Jin et al. | Hierarchical microtextures generated by pulsed-laser manufacturing for surface geometry modulation | |
| Kung et al. | Tempering Effects of Multitrack Laser Surface Heat Treatment of AISI 1045 Steel. | |
| Elgazzar et al. | Laser Surface Texturing of 304 Stainless Steel. | |
| CN103255267B (zh) | 激光淬火方法及设备 | |
| RU2640516C1 (ru) | Способ лазерного упрочнения полой металлической заготовки | |
| Fauzun et al. | Design of laser melting of tool steel for surface integrity enhancement | |
| Syed Ahmed | Laser surface modification of steel | |
| WO2023245850A1 (zh) | 一种超声辅助铝合金板材激光冲击成形方法及系统 | |
| Wu et al. | Research on 40Cr Laser Quenching Process for Guide Rail |