Рефераты по Физике

Поверхностная лазерная обработка

Страница 5

Схемы поверхностной обработки импульсным излучением Таблица 2

Номер схемы

схема

характеристика

1

Ки =1

Ки =0,78

s=s'=D

2

Ки =0,7

Ки =0,46

s=s'=0,7D

3

Ки =0,74

s=0,8D

s'=0,74D  

4

Ки =0,8

Ки =0,78

s=s'=0,8D

Повышение эффективности упроч­нения может быть достигнуто уве­личением поглощательной способ­ности материала при обработке импульсным инфракрасным излучением {X — 1,06 мкм). Для этого используют покрытие, например, кол­лоидный раствор графита, или пред­варительную химическую обработку облучаемой поверхности раствором па основе пикриновой кислоты. Глу­бина упрочнения зависит от вида материала (марки стали) и в мень­шей степени от окружающей среды. В закаленных сталях глубина упрочнения при одних и тех же ус­ловиях облучения на 30 — 60% больше, чем в отожженных сталях. Степень упрочнения также зависит как от вида материала, так и от его исходного состояния. Для закаленных сталей уровень уп­рочнения выше, чем для отожженных.

При реализации линейного упрочнения обработка обычно ве­дется с перекрытием зон лазерного воздействия. В перекрытых участках происходит отпуск огнеупрочненного материала в ре­зультате действия последующего импульса. В результате в попе­речном сечении упрочненный слой представляет собой характер­ную «чешуйчатую» структуру. При двухкоординатном упрочнении дополнительное перекрытие несколько усложняет происходящие в зоне обработки процессы. В частности, это проявляется в узловых точках, где материал четы­режды подвергался облучению.

В фактуре поверхности также обнаруживается характерная «чешуйчатость». Центральную и основную часть каждого пятна за­нимает слаботравящаяся зона с твердостью до 13000 МПа. От­сутствие в этой зоне карбидов показывает, что температура на­грева здесь существенно превышала критическую точку, в резуль­тате чего все карбиды растворились в аустеннте. По окончании ла­зерного импульса при последующем быстром охлаждении за счет теплоотвода в массив материала в этой зоне произошла полная закалка с образованием мартеиситной структуры, обладающей высокой твердостью.

Значительная часть аустенита при этом сохранилась вследствие большого содержания и нем углерода и хрома, которые перешли в твердый раствор при нагреве до высоких температур. Однако этот остаточный аустенит испытал в процессе закалки фазовый наклеп, усиленный вследствие локального и импульсного характе­ра термического никла, поэтому обладает высокой твердостью.

Концентрично с первой расположена вторая зона, занимающая периферийную часть пятим и обладающая более сильной травимостыо и несколько меньшей твердостью (8000—10000 МПа). Невозможна также обработка сканирующим излучением с ампли­тудой сканирования. Тогда производительность обработки будет зависеть от величины и скорости перемещения заготовки: . Другие закономерности упрочнения сталей непрерывным излучением во многом подобны рассмотренным закономерностям обработки импульсным излучением. Параметры (ширина, площадь упрочненной зоны, глубина упрочнения), имеющие размерность, степень упрочнения, шероховатость обработанной поверх­ности зависят как от плотности мощности излучения и скорости обработки, так и от вида обрабатываемого материала. Важную роль при этом также играет вид поглощающего покрытия, нано­симого на поверхность для повышения эффективности обработки.На сегодняшний день разработано и используется большое многообразие поглощающих покрытий: фосфатные, хромовые, коллоидные растворы, графит, различные краски, оксиды металлов, силикаты и пр. Если для сравнительной оценки покрытий ис­пользовать критерий эффективности поглощения излучения kп= hu/ho , где hu ho, — глубина зоны термического влияния соот­ветственно с покрытием и без него, то ряд предпочтительности покрытий будет иметь следующий вид:

Таблица 3

Покрытие

С r

Cd

С

ZnO

Zn3(PO4)2

Si02 Al2O3

С

FeO4

0,6

2,0

3.0

4.5

5,1

6.5

6.7

Неотъемлемой структурной составляющей этой зоны являются карбидные частицы. В отличие от первой данная зона имеет неодно­родное строение, причем степень неоднородности выше там, где вторая зона перекрывает первую, образовавшуюся в соседнем пят­не нагрева, тогда как на границе с исходной структурой она мень­ше. Структура этой зоны — мартенсит, остаточный аустенит и карбиды, не растворившиеся полностью.

В узловых точках (участки прямоугольной формы) там, где четыре зоны лазерного воздействия перекрывают друг друга, мате­риал сильно травится, и его твердость составляет 5000—5500 МПа, что характерно для трооститной структуры. Такие участки появля­ются вследствие многократного отпуска ранее возникших струк­тур закалки при последовательном воздействии на материал ряда импульсов.

Перейти на страницу:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11